Seit Jahrzehnten beobachten Wissenschaftler, dass Regulus, der hellste Stern im Sternbild Löwe, sich viel schneller dreht als die Sonne. Dank eines leistungsstarken neuen Teleskoparrays wissen Astronomen jetzt mit beispielloser Klarheit, was dies für diesen massiven Himmelskörper bedeutet.
Eine Gruppe von Astronomen unter der Leitung von Hal McAlister, Direktor des Zentrums für Astronomie mit hoher Winkelauflösung der Georgia State University, hat die Teleskopanordnung des Zentrums verwendet, um erstmals rotationsbedingte Verzerrungen von Regulus zu erkennen. Wissenschaftler haben die Größe und Form des Sterns, den Temperaturunterschied zwischen seinen polaren und äquatorialen Regionen und die Ausrichtung seiner Spinachse gemessen. Die Beobachtungen von Regulus durch die Forscher stellen das erste wissenschaftliche Ergebnis des CHARA-Arrays dar, das Anfang 2004 routinemäßig in Betrieb genommen wurde.
Die meisten Sterne drehen sich ruhig um ihre Drehachsen, sagt McAlister. Die Sonne zum Beispiel vollendet eine vollständige Rotation in ungefähr 24 Tagen, was bedeutet, dass ihre äquatoriale Spingeschwindigkeit ungefähr 4.500 Meilen pro Stunde beträgt. Die äquatoriale Spingeschwindigkeit von Regulus beträgt fast 700.000 Meilen pro Stunde und sein Durchmesser ist etwa fünfmal größer als der der Sonne. Regulus wölbt sich auch an seinem Äquator auffällig, eine herausragende Seltenheit.
Die Zentrifugalkraft von Regulus bewirkt, dass es sich ausdehnt, so dass sein äquatorialer Durchmesser ein Drittel größer ist als sein polarer Durchmesser. Wenn sich Regulus etwa 10 Prozent schneller drehen würde, würde seine nach außen gerichtete Zentrifugalkraft die nach innen gerichtete Schwerkraft überschreiten und der Stern würde auseinander fliegen, sagt McAlister, CHARAs Direktor und Regents Professor für Astronomie am Georgia State.
Regulus, ein einzelner Stern, weist aufgrund seiner verzerrten Form eine sogenannte „Verdunkelung der Schwerkraft“ auf. Der Stern wird an seinen Polen heller als an seinem Äquator - ein Phänomen, das bisher nur bei Doppelsternen festgestellt wurde. Laut McAlister tritt die Verdunkelung auf, weil Regulus an seinem Äquator kälter ist als an seinen Polen. Die äquatoriale Ausbuchtung von Regulus verringert die Anziehungskraft der Schwerkraft am Äquator, wodurch die Temperatur dort abnimmt. CHARA-Forscher haben herausgefunden, dass die Temperatur an den Regulus-Polen 15.100 Grad Celsius beträgt, während die Äquatortemperatur nur 10.000 Grad Celsius beträgt. Die Temperaturschwankung führt dazu, dass der Stern an seinen Polen etwa fünfmal heller ist als an seinem Äquator. Die Oberfläche von Regulus ist so heiß, dass der Stern tatsächlich fast 350-mal leuchtender ist als die Sonne.
CHARA-Forscher entdeckten eine weitere Kuriosität, als sie die Ausrichtung der Spinachse des Sterns bestimmten, sagt McAlister.
"Wir betrachten den Stern im Wesentlichen am Äquator und die Drehachse ist etwa 86 Grad von der Nordrichtung am Himmel geneigt", sagt er. „Aber seltsamerweise bewegt sich der Stern durch den Raum in die gleiche Richtung, in die sein Pol zeigt. Regulus bewegt sich wie eine riesige Kugel durch den Weltraum. Wir haben keine Ahnung, warum dies der Fall ist. “
Astronomen betrachteten Regulus im vergangenen Frühjahr sechs Wochen lang mit CHARA-Teleskopen, um interferometrische Daten zu erhalten, die in Kombination mit spektroskopischen Messungen und theoretischen Modellen ein Bild des Sterns ergaben, das die Auswirkungen seines unglaublich schnellen Spins zeigt. Die Ergebnisse werden im Frühjahr dieses Jahres im Astrophysical Journal veröffentlicht.
Das CHARA-Array auf dem Berg. Wilson in Südkalifornien gehört zu einer Handvoll neuer „Super“ -Instrumente, die aus mehreren Teleskopen bestehen, die optisch miteinander verbunden sind, um als ein einziges Teleskop von enormer Größe zu fungieren. Die Anordnung besteht aus sechs Teleskopen, die jeweils einen Lichtsammelspiegel mit einem Durchmesser von einem Meter enthalten. Die Teleskope sind in Form eines „Y“ angeordnet, wobei sich die äußersten Teleskope etwa 200 Meter von der Mitte des Arrays entfernt befinden.
Durch eine präzise Kombination des Lichts der einzelnen Teleskope verhält sich das CHARA-Array wie ein einzelnes Teleskop mit einem Spiegel von 330 Metern Durchmesser. Das Array kann keine sehr schwachen Objekte anzeigen, die von Teleskopen wie den riesigen 10-Meter-Keck-Teleskopen in Hawaii erkannt wurden. Wissenschaftler können jedoch Details in helleren Objekten sehen, die fast 100-mal schärfer sind als diejenigen, die mit dem Keck-Array erzielt werden können. Bei Infrarotwellenlängen kann das CHARA-Array Details von nur 0,0005 Bogensekunden sehen. (Eine Bogensekunde entspricht 1/3600 Grad, was der Winkelgröße eines Cent aus einer Entfernung von 2,3 Meilen entspricht.) Neben Forschern des Staates Georgia gehören zum CHARA-Team Mitarbeiter der National Optical Astronomy Observatories in Tucson, Arizona . und das Michelson Science Center der NASA am California Institute of Technology in Pasadena.
Das CHARA-Array wurde mit Mitteln der National Science Foundation, des Staates Georgia, der W. M. Keck Foundation und der David and Lucile Packard Foundation erstellt. Die NSF hat auch Mittel für die laufende Forschung am CHARA-Array vergeben.
Ursprüngliche Quelle: Georgia State University
