{"id":167867,"date":"2019-03-20T14:45:09","date_gmt":"2019-03-20T13:45:09","guid":{"rendered":"https:\/\/innovationorigins.com\/?p=167867"},"modified":"2019-03-20T14:45:09","modified_gmt":"2019-03-20T13:45:09","slug":"pepsi-kartographie-ferner-sterne","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/ioplus.nl\/archive\/de\/pepsi-kartographie-ferner-sterne\/","title":{"rendered":"Kartographie ferner Sterne mit PEPSI"},"content":{"rendered":"

Die Oberfl\u00e4chen sehr weit von der Erde entfernter Sterne waren bisher auch mit den gr\u00f6\u00dften Teleskopen nur als Lichtpunkte sichtbar. Nun ist es Wissenschaftlern des Leibniz-Institut f\u00fcr Astrophysik Potsdam<\/a> (AIP) gelungen, erste Aufnahmen der Struktur des Magnetfelds auf der Oberfl\u00e4che eines weit entfernten Sterns zu dokumentieren. Mithilfe des Potsdam Echelle Polarimetric and Spectroscopic Instruments (PEPSI) am Large Binocular Telescope (LBT) in Arizona konnten sie ein sogenanntes Zeeman-Doppler-Image (ZDI) von der Oberfl\u00e4che des Sterns II Pegasi machen. II Pegasi ist ein Doppelstern im Sternbild Pegasus, 130 Lichtjahre von der Erde entfernt.<\/p>\n

Um derartige Bilder machen zu k\u00f6nnen, ist eine spezielle Technik, das Doppler-Imaging (DI) oder Dopplertomographie n\u00f6tig. Dazu braucht man einen hochaufl\u00f6senden Spektrographen \u2013 meist ein gro\u00dfes Teleskop \u2013 sehr viel Beobachtungszeit und eine ausgekl\u00fcgelte Analysesoftware. \u201eJede Linie im Spektrum eines Sterns kann als komprimiertes, eindimensionales Bild der Sternoberfl\u00e4che betrachtet werden, die wenn der Stern rotiert, durch den Doppler-Effekt verbreitert wird\u201c, hei\u00dft es in der Studie der Forscher, die in der Fachzeitschrift Astronomy & Astrophysics ver\u00f6ffentlicht wurde. \u201eHat ein Stern auf seiner Oberfl\u00e4che Flecken, analog zu den Sonnenflecken auf unserer Sonne, werden diese durch den Doppler-Effekt verbreiterte Spektrallinien verformt.\u201c<\/p>\n

\"PEPSI\"
Das Magnetfeld des Sterns II Pegasi. Gezeigt ist die Extrapolation des Magnetfeldes auf 2,2 Sternradien. Offene Feldlinien werden farbig dargestellt (Magenta: negative Polarit\u00e4t, gr\u00fcn: positive Polarit\u00e4t, geschlossene Schleifen sind wei\u00df). \u00a9 AIP<\/figcaption><\/figure>\n

Stehen dann mehrere Aufnahmen dieser Spektrallinien w\u00e4hrend einer kompletten Sternumdrehung zur Verf\u00fcgung, kann eine zweidimensionale Temperatur- (oder Helligkeits-) Karte erstellt werden. Diese Methode ist mit der Kernspintomographie in der Medizin vergleichbar.<\/p>\n

PEPSI polarisiert<\/h3>\n

PEPSI kann aber noch mehr. Da seine beiden Polarimeter auch polarisiertes Licht an den Spektrographen abgeben, kann es auch den Einfluss des ansonsten versteckten Zeeman-Effekts erfassen. Unter Zeeman-Effekt versteht man die Aufspaltung und Polarisation von Spektrallinien durch ein externes Magnetfeld. Mit einer Kombination aus Zeeman-Effekt und Doppler-Effekt ist es dann m\u00f6glich, die Oberfl\u00e4chen-Magnetfeldgeometrie eines Sterns zu rekonstruieren. Diese Kartographie in polarisiertem Licht wird Zeeman-Doppler-Imaging (ZDI) genannt.<\/p>\n

Dank dieser Technik ist es einem Team von Astronomen des AIP mit PEPSI-Beobachtungen am Large Binocular Telescope gelungen, eine einmalige Serie hochaufgel\u00f6ster polarisierter Spektren des rotierenden Sterns II Pegasi aufzuzeichnen. \u201eDer Stern hat eine Rotationsdauer von 6,7 Tagen, weswegen er sich in Hinblick auf die ben\u00f6tigte Beobachtungszeit am LBT eignet,\u201c sagt der Autor der Studie und Projektleiter von PEPSI, Prof. Dr. Klaus Strassmeier vom AIP. \u201eUnd mit sieben aufeinanderfolgenden klaren N\u00e4chten hatten wir au\u00dferdem sehr viel Gl\u00fcck,\u201c erg\u00e4nzt Dr. Ilya Ilyin, Wissenschaftler im PEPSI Projekt.<\/p>\n

Analysiert wurden die Beobachtungen mit iMap, einer am AIP entwickelten Software f\u00fcr hochaufgel\u00f6ste Spektrallinienprofile. \u00dcberraschend kam f\u00fcr die Wissenschaftler dabei, dass sowohl warme als auch kalte Sonnenflecken rekonstruiert wurden, die mit umgekehrter Polung erschienen. \u201eDie warmen Bereiche des Sterns zeigen eine positive Polung, w\u00e4hrend die meisten kalten Stellen eine negative oder gemischte Polung vorweisen,\u201c sagt iMap-Projektleiter Dr. Thorsten Carroll.<\/p>\n

\"PEPSI\"
Darstellung des Doppler-Effekts von II Pegasi. \u00a9 AIP<\/figcaption><\/figure>\n

Die Fleckenverteilung habe keine direkte Entsprechung auf der Sonne, sagen die Forscher. Die einzelnen Flecken erschienen vergleichsweise riesig, rund tausendmal gr\u00f6\u00dfer als die Flecken auf unserer Sonne. \u201eWir erkl\u00e4ren die koexistierenden warmen Flecken auf II Peg mit dem Erhitzen durch eine Schockfront im Plasmafluss zwischen Regionen unterschiedlicher Polarit\u00e4t\u201c, fasst Strassmeier zusammen.<\/p>\n

 <\/p>\n

\"PEPSI\"
Zeeman-Doppler-Imaging von II Pegasi. \u00a9 AIP<\/figcaption><\/figure>\n

\u201ePEPSI ist sowohl als Spektrograph als auch als Spektropolarimeter einzigartig in der heutigen Welt astronomischer Instrumente und wird bedeutende Beitr\u00e4ge zur Sternphysik leisten”, f\u00fcgt Christian Veillet, Direktor des LBT Observatory, hinzu. “Die Notwendigkeit, die Sterne, die Exoplaneten beherbergen, sowie die Planeten selbst durch Transitbeobachtungen zu charakterisieren, wird PEPSI zu einem gefragten Instrument f\u00fcr die Mitglieder der LBT-Gemeinschaft machen.\u201c<\/p>\n

Das Leibniz-Institut f\u00fcr Astrophysik Potsdam<\/h3>\n

Im Leibniz-Institut f\u00fcr Astrophysik Potsdam (AIP) befasst man sich mit astrophysikalischen Fragen \u2013 von der Untersuchung unserer Sonne bis zur Entwicklung des Kosmos. Schwerpunkte sind dabei kosmische Magnetfelder und extragalaktische Astrophysik sowie die Entwicklung von Forschungstechnologien in den Bereichen Spektroskopie, robotische Teleskope und E-Science.<\/p>\n

Das AIP f\u00fchrt seinen Forschungsauftrag im Rahmen zahlreicher nationaler, europ\u00e4ischer und internationaler Kooperationen aus. Das Institut ist Nachfolger der 1700 gegr\u00fcndeten Berliner Sternwarte und des 1874 gegr\u00fcndeten Astrophysikalischen Observatoriums Potsdam, das sich als erstes Institut weltweit ausdr\u00fccklich der Astrophysik widmete. Seit 1992 ist das AIP Mitglied der Leibniz-Gemeinschaft.<\/p>\n

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