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Chemisch pekuliare Sterne

Erster Nachweis von extragalaktischen CP-Sternen in der Großen Magellanschen Wolke.




Abbildung 1: Die 6,5 Meter Magellan Teleskope des Observatoriums Las Campanas dienten zum ersten Nachweis von extragalaktischen chemisch pekuliaren Sternen. [Foto: Matias del Campo]
CP-Sterne

Abbildung 2: Siliciumlinien sind ein eindeutiger Hinweis für klassische chemisch pekuliare Sterne. [Copyright: Universität Wien]
Siliciumlinien eines CP-Sterns

Wissenschafter des Instituts für Astronomie der Universität Wien beschäftigen sich seit Jahrzehnten mit der Erforschung chemisch pekuliarer (CP) Sterne. Erstmals entdeckt wurden sie in unserer Milchstraße 1897 von der amerikanischen Astronomin Antonia Maury.

Nun ist es erstmals gelungen, deren Existenz in der Großen Magellanschen Wolke nachzuweisen.

Martin Netopil und Ernst Paunzen, beide Astrophysiker an der Universität Wien, haben dazu zusammen mit Donald J. Bord (University of Michigan, USA) im renommierten Journal Monthly Notices of the Royal Astronomical Society ihre Ergebnisse publiziert [siehe unten].

Chemisch pekuliare (CP) Sterne sind seit deren Entdeckung im Jahr 1897 durch die amerikanische Astronomin Antonia Maury Ziel von astrophysikalischen Untersuchungen. Nach wie vor sind die Mechanismen, die dieses Phänomen hervorrufen, größtenteils ungeklärt. CP-Sterne zeigen zum Beispiel starke lokale Magnetfelder sowie Überhäufigkeiten von Elementen in der Sternatmosphäre. Im Vergleich zu unserer Sonne findet man bei CP-Sternen Überhäufigkeiten von Elementen wie Silizium, Europium oder Chrom, die bis zu einem Faktor 100 reichen. Eine weitere interessante Eigenschaft dieser besonderen Sternengruppe ist die Variabilität in der Helligkeit und von einzelnen Spektrallinien. Ungefähr zehn Prozent aller Sterne im relevanten Temperaturbereich (heißer als 8.000 Grad Kelvin) zeigen eine solche Charakteristik.

 

Österreichisches Know-how zur Erforschung offener Sternenhaufen

Am Institut für Astronomie der Universität Wien wird seit mehreren Jahrzehnten auf diesem astrophysikalischen Gebiet erfolgreich geforscht. Unter anderem ermöglicht das photometrische Delta-a-System, entwickelt von Hans Michael Maitzen, Professor am Institut, eine effiziente und ökonomische Aufspürung dieser Objekte.

Aktuell liegt ein Forschungsschwerpunkt auf der detaillierten Untersuchung von CP-Sternen in offenen Sternhaufen unserer Milchstraße. Ein wichtiges Werkzeug hierfür ist WEBDA, die an der Universität Wien gewartete Datenbank für offene Sternhaufen. Neben der statistischen Bestimmung der Anzahl dieser Objekte in offenen Sternhaufen in Abhängigkeit des Alters und der Lage in der Milchstraße werden am Institut für Astronomie auch weitreichende photometrische Variabilitätsuntersuchungen durchgeführt. Dafür werden sowohl Teleskope in Chile als auch das "Austrian Croatian Telescope" (ACT) auf der Insel Hvar in Kroatien verwendet.

 

Chemisch pekuliare Sterne erstmals in der Großen Magellanschen Wolke aufgespürt

Diese entwickelten Techniken wurden auf Nachbargalaxien, beispielsweise den Magellanschen Wolken, angewendet. Mittels Delta-a-Photometrie war es den jungen Astrophysikern Martin Netopil und Ernst Paunzen in einer breiten internationalen Zusammenarbeit möglich, erste Kandidaten dieser Gruppe in der Großen Magellanschen Wolke aufzuspüren.

Die Magellanschen Wolken sind irreguläre Galaxien, die im Vergleich zur Milchstraße eine völlig unterschiedliche Entstehungsgeschichte aufweisen. Neben der fehlenden globalen Rotation ist die Metallizität, d.h. der Anteil der schweren Elemente, in den Nachbargalaxien deutlich geringer. Deshalb konnte bisher nicht davon ausgegangen werden, dass es sich bei diesen CP-Kandidaten um die Manifestation des gleichen Phänomens wie in der Milchstraße handelt.

Unter Mithilfe von Donald J. Bord (University of Michigan, USA) und der Verwendung des "6,5 Meter Magellan II Teleskops" auf Las Campanas in Chile erfolgte der erste eindeutige spektroskopische Nachweis, dass es sich tatsächlich um dieselbe Sternengruppe - eben chemisch pekuliare Sterne - wie in der Milchstraße handelt.

Die Entdeckung dieser Sterne außerhalb der Milchstraße hilft einerseits, dem Rätsel um deren Entstehung näher zu kommen, ist aber auch eine weitere Bestätigung für die Effizienz des photometrischen Delta-a-Systems. Eine großflächige Studie der Magellanschen Wolken in diesem System ist daher in Vorbereitung.

 

Hintergund-Informationen:

Chemisch pekuliare Sterne - kurz: CP-Sterne, pekuliar = besonders, eigentümlich - weisen ungewöhnliche Zusammensetzungen an chemischen Elementen, insbesondere ungewöhnliche Metallhäufigkeiten zmindest der Oberflächenschichten auf.

Die Entdeckung chemisch pekuliare Sterne geht auf Antonia Caetana De Paiva Pereira Maury (1866 - 1952), US-amerikanische Astronomin am Harvard-College-Observatorium, zurück, die stellare Spektren beobachtete und 1897 einen Katalog von Sternen-Klassifikationen veröffentlichte. Maury entdeckte erstmals Abweichungen in den Spektren einiger Sterne. Die Existenz starker Magnetfelder bei CP-Sternen wurde 1948 von Horace W. Babcock mit dem Zeemann-Effekt begründet.

Je nach Zusammensetzung der chemisch pekuliaren Sternen unterscheidet man verschiedene Klassen (p für pekuliar):

- CP1-Sterne (Am): Häufig starke und manchmal variable Absorptionsspektren von Zink, Strontium, Zirconium, Barium. Mangel an anderen Metallen wie z. B. Calcium und Scandium.

- CP2-Sterne (Ap): p- und Bp-Sterne zeigen Häufigkeiten an Metallen wie Strontium, Chrom und Europium auf; zusätzlich auch an Praseodym und Neodym.

- CP3-Sterne (HgMn): Quecksilber-Mangan-Sterne mit auffallenden Spektrallinien durch ionisiertes Quecksilber. Überschuss an chemischen Elementen wie Phosphor, Mangan, Gallium, Strontium, Yttrium, Zirkonium, Platin und Quecksilber in der Sternatmosphäre.

- CP4-Sterne: Heliumarm; schwache He-Linien.

Diese Sterne gehören der Hauptreihe heißer Sterne an. Beobachtet wurden jedoch auch kühle CP-Sterne (Spektraltyp G und später) sowie ungewöhnliche Zusammensetzungen bei Kohlenstoffsternen und Sternen vom Spektraltyp S.


Zusatzinformationen:

Ernst Paunzen, Martin Netopil, Donald. J. Bord:
The first spectroscopic verification of an extragalactic classical chemically peculiar star.
In: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society; veröffentlicht am 15. November 2010, DOI 10.1111/j.1365-2966.2010.17682.x

 


Aktualisiert am 23.11.2010.



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