von DIRK EIDEMÜLLER
Das Gewimmel im Sternenhimmel besteht aus ganz unterschiedlichen Gestirnen: von den kühlen Roten Zwergen, die viele Dutzend Milliarden Jahre brennen, bis zu den heißen Blauen Riesen, die bereits nach einigen Dutzend Millionen Jahren als Supernova explodieren. Um diese Vielfalt zu verstehen und die stellare Entwicklung einzuschätzen, müssen Astronomen halbwegs verlässlich das Alter der Sterne kennen.
Hierzu gibt es mehrere Verfahren, die alle ihre Stärken und Schwächen haben. Eine Standardmethode ist die Bestimmung über die sogenannten Isochronen. Dabei analysiert man die absolute Helligkeit und die Farbe eines Sterns. Die Farbe – in der Fachsprache Spektralklasse genannt – gibt Aufschluss darüber, wie heiß die Oberfläche eines Sterns ist, und damit auch über seine Masse. Denn massereiche Sterne brennen schneller und heller; sie sind deutlich heißer als Rote Zwerge. Mithilfe der Helligkeit lässt sich die Größe bestimmen. Besonders bei späten Entwicklungsstadien – wenn ein alternder Stern sich zu einem Roten oder Blauen Riesen aufgebläht hat – kann man damit das Alter gut bestimmen.
„Das Problem bei der seit Jahrzehnten etablierten Isochronen-Methode ist, dass sich die beiden Beobachtungsparameter Helligkeit und Farbe bei einem Stern über lange Zeit nur wenig ändern“, sagt Sydney Barnes, der am Leibniz-Institut für Astrophysik in Potsdam die Forschungsgruppe „Sternaktivität“ leitet. Für den Großteil eines Sternenlebens lässt sich diese Methode deshalb nur mit Schwierigkeiten einsetzen. Das ist etwa so, als lege man für die Altersbestimmung von Menschen das Kriterium „weißes Haar“ an. „Wenn jemand weißes Haar hat, ist er vermutlich schon recht alt“, bemüht der Astronom einen Vergleich. „Aber wenn jemand kein weißes Haar hat, dann ist das als Kriterium zu wenig, um sagen zu können, ob er noch ein Kind oder schon im mittleren Alter ist.“
Sternenflecken wandern
Barnes arbeitet deshalb mit seiner Forschungsgruppe seit vielen Jahren daran, eine neue Datierungsmethode für Sterne zu entwickeln: die sogenannte Gyrochronologie. Dazu betrachtet man die Drehung von Sternen.
„Die Rotationsgeschwindigkeit lässt sich nicht allzu schwer bestimmen“, sagt Barnes. Denn nicht nur die Sonne weist Sonnenflecken auf – auch andere Gestirne haben solche dunklen Stellen auf ihrer Oberfläche. Man muss diese gar nicht optisch auflösen – es genügt schon, wenn man lediglich die Helligkeit eines Sterns präzise registriert: Beobachtet man ihn über Tage und Wochen, wandern die Flecken während dessen Eigendrehung über die Vorder- zur Rückseite. Über die Helligkeitsschwankungen lässt sich dann die Rotationszeit ermitteln.
Nun haben Beobachtungen von massearmen Sternen in Sternhaufen ergeben, dass sich Sterne mit zunehmendem Alter immer langsamer drehen. Zwar hängt die Rotationsperiode nicht nur vom Alter ab, sondern auch von ihrer Masse. Doch der Vergleich von Rotationsgeschwindigkeit und Farbe ergab einen klaren Zusammenhang. Ein Vorteil bei dieser Methode ist, dass sie nur eine Zeitreihe von einfachen Beobachtungen mit relativ kleinen und günstigen Teleskopen erfordert.
