Im ersten Teil  hatte ich erzählt, dass es wichtig ist zu wissen, wie alt ein sonnen-ähnlicher Stern ist. Um z.B. zu erfahren, ob ein Planet eher am Anfang, in der Mitte oder am Ende seines Lebens steht. Ich hatte aber auch erzählt, dass das gar nicht so einfach ist, weil man so einem Stern sein Alter erst einmal nicht ansieht.

Aber ein paar Dinge verändern sich im Laufe eines Sternen-Lebens dann doch. In den 60ern und 70ern fiel einigen AstronomInnen auf (1), dass sonnenähnliche Sterne sich unterschiedlich schnell um sich selbst drehen: Junge Sterne rotieren recht flott mit Perioden von einigen Tagen und ältere recht langsam mit Rotationsperioden von typischerweise ein paar Dutzend Tagen. Die Sonne z.B. dreht sich etwa alle 25-27 Tage um sich selbst (2). Als Kalibrierungspunkte dienten für die Beziehung zwischen Alter und Rotation: unsere Sonne und ein paar Sternenhaufen.

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Lithium-Anteil im äußeren Sternenbereich, Stern-Rotation und Helligkeit der Kalzium Emissionslinie in Abhängigkeit vom Sternenalter für verschiedene Sternenhaufen und die Sonne. (Skumanich 1972)

Denn auch wenn wir von einzelnen Sternen – mit Ausnahme unserer Sonne – das Alter nicht herauskriegen können, so kriegen wir aber das Alter von einer zusammenhängenden Sternen-Gruppe heraus.

Sternenhaufen – gemeinsamer Startpunkt, unterschiedlich schnell tickende Uhren
Sterne werden nicht alleine geboren sondern in einem großen Haufen. Sie bewegen sich auch erst einmal gemeinsam als Gruppe, weil sie nah genug zusammen stehen, dass sich durch Gravitationskraft gegenseitig “an den Händen halten” :-) Sie lassen sich durch die gemeinsame Bewegung durch den Raum und ihre ähnliche chemische Zusammensetzung (weil sie ja aus der gleichen Gaswolke stammen) auch eindeutig als zusammengehörig bestimmen. Zudem beinhaltet so ein Sternenhaufen (der hunderte bis tausende Sterne enthält) eine ganze Bandbreite von unterschiedlich massiven Sterne, je nachdem wie viel Gas sich zufällig an der Geburtsstätte im unmittelbaren Einflussbereich des Kollaps befand. Unterschiedlich schwere Sterne, haben aber eine sehr unterschiedliche Lebensdauer – und lassen sich auch noch anhand ihrer Farbe (Temperatur) gut voneinander unterscheiden. Masse-reiche Sterne sind z.B. heiß und blau Sterne und leben nur ein paar dutzend Jahrmillionen.  Ihre Lebensuhren ticken sehr, sehr schnell im Vergleich zu weniger massiven Sternen. Sonnen-Zwillinge leben dagegen etwa 10 Milliarden Jahre. Wenn es also keine heißen, blauen Sterne mehr in einem Cluster gibt, ist der Haufen – und damit alle Sterne darin – auf jeden Fall älter. Wenn man also eine Bestandsaufnahme der noch Wasserstoff-fusionierenden Sterne eines Sternenhaufens anhand ihrer Masse macht, lässt sich so das Alter aller Sterne des Haufens recht genau bestimmen.

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Das berühmte Hertzsprung-Russel-Diagramm. Sonnenähnliche Sterne befinden sich auf der Hauptreihe solange sie Wasserstoff fusionieren. (aus Wikimedia)

Dummerweise leben Sternencluster nicht sehr “lange”. Auch wenn  das Weltall recht leer ist, so sprechen wir hier von Zeiträumen von Jahrhundertmillionen bis Jahrmilliarden. In dieser Zeit kommt einer Sternen-Gruppe genügend anderes Zeugs so nah, dass es über die Gravitation miteinander interagiert: einzelne Sternen, Sternengruppen, kleinere Galaxien und auch die Sterne im Haufen selbst kommen sich immer wieder gegenseitig in die Quere. Die Sterne sind ja nicht festgenagelt und stehen recht eng beieinander. Eine kleine Störung reicht schon, und es kommt zu “Rempeleien”. Durch alle diese Prozesse werden Sterne aus dem Cluster heraus katapultiert und der Haufen dünnt nach und nach aus. Dann sollte so ein Sternenhaufen auch nicht allzu weit weg sein, sonst kann man die Eigenschaften der individuellen Sterne nicht gut studieren, wie eben ihre Rotation.

Hier gibt es ein sehr hübsches Bild von den Hyaden, die gerade einmal 10 Lichtjahre entfernt und etwa 625 Millionen Jahre alt sind. Diese und die Plejaden werden gerne für solche Altersstudien genommen,

Leider gab es lange Zeit “nur” Rotations-Messungen aus Sternenhaufen, die maximal 1 Milliarde Jahre alt waren. D.h.  die Verlangsamung der Sternen-Rotation mit zunehmendem Alter konnte nur mit echten Jungspunden unter den sonnen-ähnlichen Sternen und unserer Sonne richtig gut kalibriert werden. Irgendwie müssen also die Lücken dazwischen gefüllt werden.  

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Kommentare (5)

  1. #1 CM
    Februar 20, 2015

    Super interessant! Dank – und der nächste Teil wird bestimmt ähnlich spannend. 😉

  2. #2 Strudel
    Februar 22, 2015

    Interessantes Thema, Danke!

    Wie bestimmt man eigentlich die Rotationsperiode entfernter Sterne? Helligkeitsschwankungen werden wohl absolut minimal sein, oder? Und wenn die Rotationsachse zu Erde zeigt, wird man damit ohnehin nicht weiter kommen.

    PS:
    Was für ein schrulliges Kommentarsystem … das ist nun mein dritter Versuch hier einen Kommentar abzugeben. Da verliert man ja echt die Lust dran.

  3. #3 Ludmila Carone
    Februar 23, 2015

    @Strudel: Es gibt zumindest drei Möglichkeiten von denen ich weiß. Da erzähle ich dann im nächsten Teil mehr dazu.

  4. #4 Alex
    Juli 15, 2016

    Hey, kann mir jemand sagen wie ich das Alter eines Sterns berechnen kann? Ich muss für eine Arbeit in der Schule das Alter von Sternhaufen mithilfe des HR-Diagramms bestimmen, aber ich lese immer nur, dass man das Alter direkt raus lesen kann. Es wird nie erklärt wie man das Alter berechnet. Kann da vielleicht jemand helfen?

  5. #5 Alderamin
    Juli 18, 2016

    @Alex

    Das wirst Du kaum selbst rechnen können, dazu muss man ein ganzes Sternenleben für unterschiedliche Sternenmassen simulieren. Was Du hingegen kannst ist, geeignete Graphiken oder Tabellen im Netz finden, die den sogenannten “Turn-off-Point” (TOP) von der Hauptreihe im HRD in Beziehung zu einem Alter setzen und dann für die gesuchten Sternhaufen den TOP abschätzen und mit der Referenzgrafik vergleichen.

    Am TOP biegen die massivsten Sterne gerade von der Hauptreihe Richtung Riesenast ab. Je älter der Sternhaufen, desto weniger massiv und umso kühler sind die Sterne am TOP.

    Hier ein Artikel mit einer solchen Grafik (findet sich bestimmt noch besseres).