Science
Zuhören! So hört sich das Funkeln von Sternen an
Sterne können wir von der Erde aus zwar sehen, aber nicht hören – bis jetzt. Dank Forschern wissen wir jetzt, wie sich "funkelnde" Sterne anhören.
Viele Menschen wissen, dass Sterne zu funkeln scheinen, weil unsere Atmosphäre das Sternenlicht auf seinem Weg zur Erde krümmt. Aber Sterne haben auch ein angeborenes "Glitzern" – verursacht durch Wellen von Gas auf ihrer Oberfläche – das für die heutigen erdgebundenen Teleskope nicht wahrnehmbar ist. In einer neuen Studie entwickelte ein Forscherteam unter Leitung der Northwestern University (USA) die ersten 3D-Simulationen der Energie, die vom Kern eines massereichen Sterns zu seiner äußeren Oberfläche fließt. Anhand dieser neuen Modelle konnten die Forscher zum ersten Mal bestimmen, wie stark Sterne von Natur aus funkeln sollten. Und das Team hat diese Gaswellen in Schallwellen umgewandelt, so dass man hören kann, wie das Innere der Sterne und das "Funkeln" klingen.
"Die Bewegungen in den Kernen der Sterne lösen Wellen aus, die denen des Ozeans ähneln", sagt Evan Anders von Northwestern, der die Studie leitete. "Wenn die Wellen die Oberfläche des Sterns erreichen, bringen sie ihn auf eine Weise zum Funkeln, die Astronomen möglicherweise beobachten können.
Chaotische Konvektion
Konvektion ist, neben Wärmeleitung und Wärmestrahlung, ein Mechanismus zum Transport von thermischer Energie. Die Wärmeübertragung erfolgt durch den Transport von Teilchen, die thermische Energie mitführen.
Alle Sterne haben eine so genannte Konvektionszone – ein wilder und ungeordneter Ort, an dem Gase aufgewirbelt werden, um Wärme nach außen zu drücken. Bei Sternen mit mindestens der 1,2-fachen Masse unserer Sonne befindet sich diese Konvektionszone in ihren Kernen. "Die Konvektion im Inneren von Sternen ähnelt dem Prozess, der Gewitter antreibt", so Anders. "Abgekühlte Luft fällt ab, erwärmt sich und steigt wieder auf. Es ist ein turbulenter Prozess, der Wärme transportiert." Dabei entstehen auch Wellen, die im Inneren des simulierten Sterns hin und her hüpfen. Das verdunkelt und erhellt das Sternenlicht - und sorgt für den Glitzereffekt. "Sterne werden etwas heller oder etwas dunkler, je nachdem, was sich im Inneren des Sterns dynamisch abspielt", so Anders. "Das Funkeln, das diese Wellen verursachen, ist äußerst subtil und unsere Augen sind nicht empfindlich genug, um es zu sehen. Aber leistungsstarke Teleskope könnten es in Zukunft aufspüren."
Wie Lieder durch Sterne klingen
Da diese Wellen außerhalb des menschlichen Hörbereichs liegen, haben die Forscher die Frequenzen der Wellen gleichmäßig erhöht, um sie hörbar zu machen. Je nachdem, wie groß oder hell ein massereicher Stern ist, erzeugt die Konvektion Wellen, die unterschiedlichen Tönen entsprechen. Die Wellen, die aus dem Kern eines großen Sterns austreten, klingen zum Beispiel wie eine verzerrte Strahlenkanone, die durch eine fremde Landschaft schießt. Doch der Stern verändert diese Klänge, wenn die Wellen die Sternoberfläche erreichen.
Als nächstes ließen Anders und sein Team Lieder durch verschiedene Sterne laufen, um zu hören, wie die Sterne die Lieder verändern. Sie ließen einen kurzen Audioclip von "Twinkle, Twinkle, Little Star" durch drei massereiche Sterne laufen (groß, mittel und klein). Bei der Ausbreitung durch die Sterne klingen alle Lieder weit entfernt und gespenstisch. "Wir waren neugierig, wie ein Lied klingen würde, wenn es sich durch einen Stern ausbreitet", so Anders. Wie das klingt, zeigt das untenstehende Video.