Astrosphären, Analogien zur Heliosphäre, die unser Sonnensystem umgibt, sind Blasen aus Plasma, die von Sternenwinden in den interstellaren Raum geblasen werden. Diese Winde sind für viele Prozesse verantwortlich, die die planetaren Atmosphären beeinflussen. Die Untersuchung der Sternenwinde von sonnenähnlichen Sternen geringer Masse hilft bei der Erforschung der Evolution von Sternen und Planeten, einschließlich unserer eigenen Sonne und ihres Systems.
Ein internationales Forschungsteam, einschließlich eines Forschers des CNRS (siehe Kasten), hat erstmals die Röntgenemission von Astrosphären dreier sonnenähnlicher Sterne nachgewiesen, was neue Einschränkungen für die Massenverlustraten dieser Sterne bietet. Diese Studie, die auf Beobachtungen mit dem XMM-Newton-Weltraumteleskop basiert, wurde im April 2024 in Nature Astronomy veröffentlicht.
Hauptsächlich aus Protonen und Elektronen bestehend, enthalten die Sternenwinde auch eine kleine Menge schwererer Ionen (z.B. Sauerstoff, Kohlenstoff), die Röntgenstrahlen emittieren, wenn sie Elektronen von interstellaren Neutralteilchen einfangen.
In unserem Sonnensystem wird diese sogenannte Ladungsaustausch-Emission um die Planeten, Kometen und in der Heliosphäre beobachtet und dient als natürliches Labor zur Untersuchung der Zusammensetzung des Sonnenwindes. Ihre Beobachtung in Astrosphären ist jedoch aufgrund ihrer geringen Helligkeit schwierig. Außerdem erschwert die große Entfernung der Sterne die Trennung des Signals der Astrosphäre von dem des Sterns selbst.
Die Forscher haben die Spektrallinien von Sauerstoffionen mit XMM-Newton gemessen, um den Sauerstoffgehalt zu quantifizieren und schließlich die Gesamtmasse der von den Sternen abgegebenen Winde zu bestimmen.
In Zukunft werden hochauflösende Instrumente, wie das X-IFU-Spektrometer der europäischen Athena-Mission, die direkte Detektion von Sternenwinden im Röntgenbereich erleichtern und neue Möglichkeiten für die Untersuchung dieser Phänomene eröffnen.
Röntgenbild des Sterns 70 Oph (links) und sein Energiespektrum (rechts).
Das Spektrum des Sternenwindes (rot) im Vergleich zu dem des Sterns (blau, skaliert) zeigt einen Überschuss an Sauerstoff bei 0,56 keV, was auf eine ausgedehnte Astrosphäre hinweist.
© Kislyakova et al. Nature Astronomy, 04/2024
Kislyakova, K.G., Güdel, M., Koutroumpa, D.
et al. Nachweis von Röntgenstrahlen in Astrosphären um drei Haupreihensterne und ihre Massenverlustraten.
Nat Astron (2024)
Quelle: CNRS INSU