Astroseismologie

Astroseismologie oder auch stellare Seismologie ist die Wissenschaft, aus dem Frequenzspektrum von pulsierenden Veränderlichen auf den inneren Aufbau dieser Sterne zu schließen.

Schaubild des Verlaufs von Schwingungen in einem pulsationsveränderlichen Stern

Pulsationen

Die Schwingungen in Sternen werden verursacht durch eine Umwandlung von Wärmeenergie in Bewegungsenergie, zum Beispiel durch den Kappa-Mechanismus. Die Dichtewellen breiten sich im Stern aus und werden durch einen Dichtesprung an der Sternoberfläche reflektiert. Läuft eine Welle in den Stern hinein so nimmt mit zunehmender Tiefe die Dichte und damit die Schallgeschwindigkeit zu. Die Folge ist eine Winkeländerung in der Laufrichtung der Welle, die wieder in Richtung Oberfläche gelenkt wird. Die Astroseismologie versucht das resultierende Frequenzspektrum zu analysieren und mit Modellen des Sternaufbaus zu vergleichen. Dies wird verkompliziert durch den Einfluss der nicht starren Rotation der Sterne, nichtlineare Effekte und der Abweichung der Sterne von Kugelgestalt.

Astroseismologie bei sonnenähnlichen Sternen

Die Helioseismologie untersucht den Aufbau der Sonne anhand der beobachteten Schwingungen der Sonnenoberfläche. Bei der Sonne und sonnenähnlichen Sternen werden die Oszillationen angeregt von der Konvektion in den äußeren Schichten. Dies führt zu einer großen Anzahl von Schwingungsperioden, wobei im Fall der Sonne einige Tausend nachgewiesen werden könnten. Um diese vielen Frequenzen auflösen zu können wird die Beobachtung von Satelliten betrieben um Unterbrechungen durch Tageslicht und schlechtes Wetter zu vermeiden (z.B. COROT). Der Nachweis der Oszillationen erfolgt durch Radialgeschwindigkeitsmessungen und/oder Helligkeitsmessungen.

Literatur

• Helmut Scheffler, Hans Elsässer: Physik der Sterne und der Sonne. 2. überarbeitete und erweiterte Auflage. BI Wissenschaftsverlag, Mannheim 1990, ISBN 3-411-14172-7.
• R. Kippenhahn, A. Weigert: Stellar Structure and Evolution.Corrected 3rd printing. Springer, Berlin u. a. 1994, ISBN 3-540-58013-1 (Astronomy and astrophysics library), (Nachdruck: Study edition. ebenda 2008, ISBN 978-3-540-58013-3).