Wien – Auf der Sonne brodelt es: Millionen sogenannte Konvektionszellen sorgen für einen Ausgleich von Temperaturunterschieden. Man könnte sagen es brodelt, ähnlich wie in einem Kochtopf voller Suppe, wenn die Hitze am Boden groß genug ist. Ein internationales Astronomenteam mit Beteiligung von Wiener Forschern hat nun erstmals solche Konvektionszellen bei einem Roten Riesen nachgewiesen und eine Studie im Fachblatt "Nature" veröffentlicht.

Bisher ließ sich der Mechanismus der Konvektion nur bei der Sonne beobachten. Dort finden sich rund zwei Millionen solch brodelnder Regionen, jede mit einer Größe von rund 2.000 Kilometern – Astronomen bezeichnen diese körnige Struktur der Sonnenoberfläche als "Granulation".

Den Theorien zufolge spielt die Konvektion bei fast allen Sternen eine fundamentale Rolle – auch bei Roten Riesen. Dabei handelt es sich um die spektakuläre Endphase in der Entwicklung eher massearmer Sterne, in der sie sich auf das zigfache ihrer Größe aufblähen und ihre Leuchtkraft vervielfachen. Auch unsere Sonne wird dereinst so enden.

Roter Riese im Visier

"Die Größe der Konvektionszellen hängt davon ab, wie schnell der Druck nach außen hin abfällt", sagte Josef Hron vom Institut für Astrophysik der Universität Wien. Fällt der Druck sehr langsam ab, wie etwa bei Roten Riesen, dann seien auch die Zellen groß. In diesem Fall würden sich die Zellen auch nur sehr langsam – über Monate – örtlich verändern. Bei der Sonne, wo der Druck in Richtung Oberfläche sehr rasch abnehme, sind die Zellen dagegen sehr klein und verändern sich binnen Minuten.

Das internationale Forscherteam unter der Leitung von Claudia Paladini von der Université Libre de Bruxelles (Belgien), an dem neben Hron auch der Wiener Forscher Franz Kerschbaum beteiligt war, hat für die Beobachtungen den 530 Lichtjahre von der Erde entfernten Stern "π1 Gruis" ausgewählt. Im Gegensatz zu den meisten anderen Roten Riesen ist die Staubhülle dieses Sterns weit draußen und stört daher nicht die Sicht.

Vorhersagen bestätigt

Für die Beobachtung wurden die vier kleinen Auxiliary-Teleskope des Very Large Telescopes (VLT) der Europäischen Südsternwarte Eso in der chilenischen Atacamawüste zusammengeschaltet. Dank der Technik der Interferometrie können so feinere Details auf der Oberfläche von Sternen erkannt werden.

Durch Messungen bei verschiedenen Positionen der Teleskope und mithilfe komplexer mathematischer Verfahren konnten die Astronomen das Bild des Roten Riesen rekonstruieren und dessen Oberfläche untersuchen. Es zeigten sich Konvektionszellen mit einer Größe von rund 100 Millionen Kilometern – was gut zu den Vorhersagen passe und die Richtigkeit der Modelle für so unterschiedliche Sterne wie die Sonne oder einen Roten Riesen belege, so die Forscher. (APA, red, 26.12.2017)