Sun ist weniger aktiv als vergleichbare Sterne

Nach kosmischen Standards die Sonne außerordentlich eintönig ist. Zum ersten Mal, verglichen die Wissenschaftler die Sonne mit Hunderten von anderen Sternen mit ähnlichen Rotationsperioden. Die meisten angezeigten viel stärkeren Schwankungen. Dies wirft die Frage auf, ob die Sonne durch eine ungewöhnlich ruhige Phase ist seit mehreren Jahrtausenden.

Da es keine Möglichkeit herauszufinden, ist, wie aktiv die Sonne in der Urzeit war, können die Wissenschaftler nur zu den Sternen greifen: Gemeinsam mit Kollegen von der University of New South Wales in Australien und die Schule für Weltraumforschung in Südkorea, MPS die Forscher untersucht, ob die Sonne „normal“ im Vergleich zu anderen Sternen verhält. Dies kann helfen, seine aktuelle Tätigkeit zu klassifizieren.

Zu diesem Zweck wählten die Forscher Kandidaten Sterne, die die Sonne in entscheidenden Eigenschaften ähneln. Neben die Oberflächentemperatur, das Alter, und der Anteil der Elemente, die schwerer als Wasserstoff und Helium, betrachteten die Forscher vor allem an der Rotationsperiode. „Die Geschwindigkeit, mit der ein Stern dreht sich um die eigene Achse ist eine entscheidende Variable“, erklärt Prof. Dr. Sami Solanki, Direktor am MPS und Co-Autor der neuen Publikation. Ein Star Rotation trägt zur Schaffung seines Magnetfeldes in einem Dynamo-Prozess in seinem Inneren. „Das Magnetfeld ist die treibende Kraft für alle Schwankungen in der Aktivität“, sagt Solanki. Der Zustand des Magnetfeldes bestimmt, wie oft die Sonne strahlt energetische Strahlung und schleudert Teilchen mit hoher Geschwindigkeit in den Raum in heftigen Eruptionen, wie zahlreiche dunkle Sonnenflecken und hellen Bereichen auf seiner Oberfläche sind, und damit auch, wie hell die Sonne scheint.

Ein umfassender Katalog der Rotationsperioden von Tausenden von Sternen enthält, wurde nur in den letzten Jahren zur Verfügung. Es basiert auf Messdaten von NASA-Kepler-Weltraumteleskop, das die Helligkeitsschwankungen von etwa 150000 Hauptreihensterne aufgenommen (dh solche, die in der Mitte ihres Lebens sind) von 2009 bis 2013. Die Forscher dieser großen Probe abgesucht und diese Sterne ausgewählt dass drehen einmal um die eigene Achse innerhalb von 20 bis 30 Tagen. Die Sonne braucht etwa 24,5 Tage dafür. Die Forscher konnten weiter diese Probe einzuengen von Daten aus der Europäischen Gaia Raumteleskop verwenden. Am Ende 369 Sterne geblieben, die auch die Sonne in anderen grundlegenden Eigenschaften ähneln.

Die genaue Analyse der Helligkeitsschwankungen dieser Sterne 2009-2013 zeigt ein klares Bild. Während zwischen aktiven und inaktiven Phasen solaren Einstrahlung von nur 0,07 Prozent im Durchschnitt schwankte, zeigten die anderen Stars viel größere Variation. Ihre Schwankungen waren in der Regel etwa fünf Mal so stark. „Wir waren sehr überrascht, dass die meisten der sonnenähnlichen Sterne so viel aktiver als die Sonne sind“, sagt Dr. Alexander Shapiro von MPS, die Köpfe der Forschungsgruppe „Connecting Solar und Stellar Variabilitäten.“

Es ist jedoch nicht möglich, die Rotationsperiode aller Sterne vom Kepler-Teleskop beobachtet, um zu bestimmen. Um dies zu tun, müssen Wissenschaftler bestimmen periodisch wieder auftretende Einbrüche in der Sternlichtkurve finden. Diese Dips lassen sich auf Sternflecken zurückgeführt werden, dass die Sternoberfläche verdunkeln, drehen aus dem Feld des Teleskops Sichtweisen und dann nach einer festen Zeit wieder auftauchen. „Für viele Sterne, wie periodische Trübungen nicht erfaßt werden können, sie im Rauschen der Messdaten und in darüber liegenden Helligkeitsschwankungen, verloren gehen“, erklärt Reinhold. Gesehen durch das Teleskop Kepler, auch würde die Sonne offenbart seine Rotationsperiode nicht.

Die Forscher daher auch untersucht mehr als 2500 sonnenähnliche Sterne mit unbekannten Rotationsperioden. Ihre Helligkeit schwankte viel geringer als die der anderen Gruppe.

Diese Ergebnisse lassen zwei Interpretationen. Es könnte eine noch ungeklärten fundamentalen Unterschied zwischen Sternen mit bekannten und unbekannten Rotationsperiode sein. „Es ist ebenso denkbar, dass Sterne mit bekannten und sonnenähnlichen Rotationsperioden zeigen uns die grundlegenden Schwankungen in der Aktivität der Sonne der Lage ist“, sagt Shapiro. Dies würde bedeuten, dass unser Stern hat in den letzten 9000 Jahren ungewöhnlich schwach gewesen und dass bei sehr großen Zeitskalen Phasen mit vielen größeren Schwankungen möglich sind.

Es gibt jedoch keinen Grund zur Sorge. Auf absehbare Zeit gibt es keine Anzeichen für eine solche Solar „Hyperaktivität.“ Im Gegenteil: Im letzten Jahrzehnt hat sich die Sonne zeigt sich ist eher schwach aktiv zu sein, auch von seinen eigenen niedrigen Standards. Vorhersage der Aktivität für die nächsten 11 Jahre zeigt, dass dies nicht so bald ändern wird.

Quelle: Max Planck Institute for Solar System Research. "Sun is less active than similar stars: An analysis of 369 solar-like stars shows that solar brightness variations are extremely weak." ScienceDaily. ScienceDaily, 30 April 2020. <www.sciencedaily.com/releases/2020/04/200430150211.htm>.