KRONOS II: Solar-like Umbra and Penumbra Properties on the Young Sun V1298~Tau
Durch JWST NIRISS/SOSS-Transitbeobachtungen des jungen Sonnenanaloga V1298 Tau charakterisierten Forscher die thermischen Eigenschaften von 14 Sternfleck-Durchgängen und zeigten auf, dass diese Flecken aus distinkten Umbra- und Penumbra-Komponenten bestehen, deren Temperaturen und Flächenverhältnisse der heutigen reifen Sonne bemerkenswert ähnlich sind, was darauf hindeutet, dass die grundlegende Substruktur der Oberflächenheterogenitäten bei sonnenähnlichen Sternen über deren gesamte Lebensdauer hinweg konsistent bleibt.
Originalarbeit lizenziert unter CC BY 4.0 (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). Dies ist eine KI-generierte Erklärung des untenstehenden Papers. Sie wurde nicht von den Autoren verfasst oder gebilligt. Für technische Genauigkeit konsultieren Sie das Originalpaper. Vollständigen Haftungsausschluss lesen
Stellen Sie sich die Sonne als eine riesige, leuchtende Orange vor. Stellen Sie sich nun vor, diese Orange wäre nicht perfekt glatt, sondern hätte dunkle, kühlere Flecken auf ihrer Schale, so etwas wie Sommersprossen oder Blutergüsse. Auf unserer eigenen Sonne nennen wir diese Flecken „Sonnenflecken“. Lange Zeit konnten wir diese Flecken nur deshalb so deutlich an unserer eigenen Sonne sehen, weil sie uns so nah ist. Für alle anderen Sterne sind sie nur winzige, ferne Lichtpunkte, was es unmöglich macht, ihre „Sommersprossen“ im Detail zu sehen.
In dieser Arbeit geht es darum, wie ein Team von Astronomen das James-Webb-Weltraumteleskop (JWST) genutzt hat, um endlich einen Nahaufnahmen-Blick auf die „Sommersprossen“ eines jungen Sterns namens V1298 Tau zu werfen. Dieser Stern ist eine „Baby“-Version unserer Sonne und nur etwa 20 bis 30 Millionen Jahre alt (unsere Sonne ist 4,6 Milliarden Jahre alt). Da er jung ist, ist er viel aktiver und übersät mit Flecken im Vergleich zu unserer heutigen Sonne.
So haben sie es gemacht und das haben sie herausgefunden, einfach erklärt:
Der „Schattenspiel“-Trick
Normalerweise muss man warten, bis ein Stern rotiert und den Fleck in die Sicht bringt, um einen Fleck auf einem Stern zu sehen. Aber dieses Team hatte einen besonderen Trick auf Lager. Sie beobachteten drei Planeten, die V1298 Tau umkreisen.
Stellen Sie sich vor, Sie halten eine Taschenlampe (den Stern) und eine Murmel (den Planeten) vor die Taschenlampe. Während die Murmel vor dem Lichtstrahl der Taschenlampe vorbeizieht, blockiert sie das Licht. Aber wenn die Taschenlampe einen dunklen Fleck hat und die Murmel genau über diesen Fleck zieht, sinkt das Licht nicht so stark ab, wie es eigentlich sollte. Tatsächlich wird es für einen winzigen Augenblick sogar ein kleines bisschen heller, weil die Murmel einen dunklen Fleck blockiert anstatt des hellen Lichts drumherum.
Die Astronomen beobachteten, wie diese Planeten vor der Scheibe von V1298 Tau vorbeizogen. Wenn ein Planet über einen „Fleck“ (einen Sonnenfleck) zog, erzeugte dies einen kleinen Hügel in den Daten. Durch das Studium dieser Hügel konnten sie kartieren, wo sich die Flecken befanden und wie sie aussah.
Der „Zwei-Ton“-Fleck
Lange Zeit dachten Wissenschaftler, dass Sternflecken einfach nur eine gleichmäßige dunkle Farbe hätten. Aber die Flecken unserer Sonne sind tatsächlich komplexer. Sie haben ein sehr dunkles Zentrum, die Umbra (wie das tiefe Zentrum eines Blutergusses), und einen helleren, diffusen Ring darum, die Penumbra (wie der verblassende Rand des Blutergusses).
Die große Entdeckung in dieser Arbeit ist, dass V1s V1298 Tau seine Flecken dieselbe Zwei-Ton-Struktur besitzen.
Indem sie das Licht durch verschiedene Farben (Wellenlängen) betrachteten, erkannten die Forscher, dass ein einfaches „Ein-Farben“-Modell nicht zu den Daten passte. Sie mussten ein Modell verwenden, das sowohl das dunkle Zentrum als das hellere Ring-Modell beinhaltete.
- Das Zentrum (Umbra): Ist sehr kalt, etwa 3.200–3.400 Grad.
- Der Ring (Penumbra): Ist wärmer, etwa 4.400–4.600 Grad.
- Die „Haut“ des Sterns (Photosphäre): Ist am heißesten, etwa 4.880 Grad.
Dies ist das erste Mal, dass jemand diese spezifische „Zentrum-und-Ring“-Struktur auf einem anderen Stern als unserer Sonne gesehen hat, und es ist das erste Mal, dass das JWST uns geholfen hat, sie zu sehen.
Eine Baby-Sonne, die wie eine alte Sonne handelt
Der überraschendste Teil der Geschichte ist der Vergleich mit unserer eigenen Sonne.
- Die Größe: Die Flecken auf diesem Baby-Stern sind riesig. Einige sind so groß wie 24 Erden nebeneinander gereiht! Die größten Flecken unserer Sonne sind nur etwa 9 Erden breit.
- Die Temperatur: Obwohl die Flecken auf diesem Stern riesig sind und der Stern jung ist, ist der Temperaturunterschied zwischen dem Fleck und der Oberfläche des Sterns fast exakt derselbe wie bei unserer modernen, älteren Sonne.
Denken Sie an Folgendes: Wenn Sie sich einen Kleinkind und einen Erwachsenen ansehen, mögen sie vielleicht unterschiedliche Mengen an Akne haben (das Kleinkind hat mehr), aber der eigentliche „Pickel“ sieht und fühlt sich bei beiden fast gleich an. Dies deutet darauf hin, dass die Physik, wie diese Flecken entstehen, sich nicht ändert, wenn ein Stern älter wird; nur die Anzahl der Flecken ändert sich.
Die globale Karte
Das Team hat nicht nur die Flecken betrachtet, die von den Planeten überquert wurden. Sie nutzten auch bodengebundene Teleskope, um den gesamten Stern über mehrere Wochen hinweg rotieren zu lassen. Dies ermöglichte es ihnen, die „unsichtbaren“ Flecken zu kartieren, die nicht von den Planeten überquert wurden. Sie fanden heraus, dass der Stern sehr aktiv ist, mit großen Gruppen von Flecken, die um den Äquator wirbeln, ähnlich wie ein Sturmsystem.
Das Fazit
Diese Arbeit zeigt, dass obwohl V1298 Tau ein wilder, junger und fleckengestalteter Stern ist, die winzigen Details seiner Flecken (die dunklen Zentren und helleren Ringe) überraschend ähnlich sind wie die Flecken unserer heutigen Sonne. Es beweist, dass das James-Webb-Weltraumteleskop ein mächtiges Werkzeug ist, um nicht nur Planeten zu finden, sondern auch ein „Mikroskop“ auf die Oberfläche ferner Sterne zu richten und zu enthüllen, dass die Regeln der stellaren Wetterlage für Sterne jeden Alters gleich sein könnten.
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