Sterne verlangsamen

Eine der langjährigen Herausforderungen in der Sternastronomie besteht darin, zu erklären, warum sich Sterne so langsam drehen. Um diese Rotationsbremsung zu erklären, haben Astronomen eine Wechselwirkung zwischen dem Magnetfeld des sich bildenden Sterns und der Bildung einer Akkretionsscheibe herbeigeführt. Diese Wechselwirkung würde den Stern verlangsamen und einen weiteren Zusammenbruch ermöglichen. Diese Erklärung ist jetzt über 40 Jahre alt, aber wie hat sie sich im Alter gehalten?

Eine der größten Herausforderungen beim Testen dieser Theorie besteht darin, Vorhersagen zu treffen, die direkt überprüfbar sind. Bis vor kurzem konnten Astronomen zirkumstellare Scheiben um neu gebildete Sterne nicht direkt beobachten. Um dies zu umgehen, haben Astronomen statistische Erhebungen durchgeführt, um indirekt nach dem Vorhandensein dieser Scheiben zu suchen. Da Staubscheiben durch den sich bildenden Stern erwärmt werden, haben Systeme mit diesen Scheiben eine zusätzliche Emission im Infrarotbereich der Spektren. Nach der Theorie der magnetischen Bremse sollten sich junge Sterne mit Scheiben langsamer drehen als solche ohne. Diese Vorhersage wurde 1993 von einem Team von Astronomen unter der Leitung von Suzan Edwards an der University of Massachusetts in Amherst bestätigt. Zahlreiche andere Studien bestätigten diese allgemeinen Ergebnisse, fügten dem Bild jedoch eine weitere Ebene hinzu. Sterne werden von ihren Scheiben auf einen Zeitraum von ~ 8 Tagen verlangsamt, aber wenn sich die Scheiben auflösen, kollabieren die Sterne weiter und drehen sich bis zu einem Zeitraum von 1-2 Tagen.

Ein weiteres interessantes Ergebnis dieser Studien ist, dass die Effekte bei Sternen mit höherer Masse am ausgeprägtesten zu sein scheinen. Als ähnliche Studien an jungen Sternen im Orion- und Adlernebel durchgeführt wurden, stellten die Forscher fest, dass es bei Sternen mit geringer Masse keinen scharfen Unterschied zwischen Sternen mit oder ohne Scheiben gab. Entdeckungen wie diese haben Astronomen dazu veranlasst, sich zu fragen, wie universell das Bremsen von Magnetscheiben ist.

Eine weitere Information, mit der Astronomen arbeiten konnten, war die Erkenntnis um 1970, dass die Rotationsgeschwindigkeiten zwischen Sternen mit hoher Masse und Sternen mit niedriger Masse in der F-Spektralklasse stark voneinander abweichen. Dieses Phänomen war fast ein Jahrzehnt zuvor erwartet worden, als Evry Schatzman vorschlug, dass der Sternwind mit dem eigenen Magnetfeld des Sterns interagieren würde, um Luftwiderstand zu erzeugen. Da diese Sterne der späteren Spektralklasse tendenziell aktivere Magnetfelder aufweisen, wäre der Bremseffekt für diese Sterne wichtiger.

Somit hatten Astronomen nun zwei Effekte, die dazu dienen könnten, die Rotationsraten von Sternen zu verlangsamen. Angesichts der festen theoretischen und beobachtenden Beweise für beide waren beide wahrscheinlich „richtig“, sodass sich die Frage stellte, welche unter welchen Umständen dominierte. Diese Frage ist eine, mit der Astronomen immer noch zu kämpfen haben.

Um die Frage zu beantworten, müssen Astronomen ein besseres Verständnis dafür erlangen, wie stark jeder Effekt in einzelnen Sternen wirkt, anstatt nur große Bevölkerungsumfragen durchzuführen. Dies ist jedoch schwierig. Die Hauptmethode zur Untersuchung der Scheibenverriegelung besteht darin, zu untersuchen, ob die Innenkante der Scheibe dem Radius ähnlich ist, bei dem ein Objekt in einer Keplarian-Umlaufbahn eine ähnliche Winkelgeschwindigkeit wie der Stern haben würde. Wenn ja, würde dies bedeuten, dass der Stern vollständig mit der Innenkante der Scheibe verriegelt ist. Das Messen dieser beiden Werte ist jedoch leichter gesagt als getan. Um die Werte zu vergleichen, müssen Astronomen Tausende potenzieller Stern- / Scheibenmodelle konstruieren, mit denen sie die Beobachtungen vergleichen können.

In einem kürzlich erschienenen Artikel verwendeten Astronomen diese Technik auf IC 348, einem jungen offenen Cluster. Ihre Analyse ergab, dass ~ 70% der Sterne magnetisch mit der Scheibe verriegelt waren. Bei den verbleibenden 30% wurde jedoch vermutet, dass die inneren Scheibenradien außerhalb der Reichweite des Magnetfelds liegen und daher für das Bremsen der Scheiben nicht verfügbar sind. Diese Ergebnisse sind jedoch etwas mehrdeutig. Während die starke Anzahl von Sternen, die an ihre Scheiben gebunden sind, das Scheibenbremsen als wichtigen Bestandteil der Rotationsentwicklung der Sterne unterstützt, unterscheidet es nicht, ob es gegenwärtig ein dominierendes Merkmal ist. Wie bereits erwähnt, könnten viele der Sterne dabei sein, die Scheiben zu verdampfen, so dass sich der Stern wieder drehen kann. Es ist auch nicht klar, ob die 30% der Sterne ohne Anzeichen einer Scheibenverriegelung in der Vergangenheit gesperrt waren.

Forschung wie diese ist nur ein Teil eines größeren Puzzles. Obwohl die Details nicht vollständig ausgearbeitet sind, ist es leicht ersichtlich, dass diese magnetischen Bremseffekte sowohl bei Scheiben als auch bei Sternwinden einen signifikanten Effekt auf die Verlangsamung der Winkelgeschwindigkeit von Sternen haben. Dies widerspricht völlig der häufigen Behauptung der Kreationisten, dass „hier kein mechanischer Prozess bekannt ist, der diese Impulsübertragung bewirken könnte“.

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