Asteroseismologen erforschen das Innere von Sternen
Im Grundlegenden ähnelt die Asteroseismologie der Erdseismologie. Verschiedene Schwingungsmodi, die durch Turbulenzen oder Schwerkraft erzeugt werden, dringen unterschiedlich tief in das Sterneninnere ein. So können genaue Messungen dieses Frequenzspektrums genauen Aufschluss über das Innenleben der Sterne geben. Die Untersuchung dieser Pulsationen ist die einzige Möglichkeit, um hochpräzise die innere Struktur von Sternen zu bestimmen. Im letzten Jahrzehnt hat die Asteroseismologie bahnbrechende Fortschritte gemacht, z.B. konnten mit Kepler-Weltraumteleskopen hochempfindliche Veränderungen der Helligkeit bei Hunderten von Sternen beobachtet werden. Fortführen will dies nun die Gaia-Mission der Europäischen Weltraumorganisation (ESA), um spektakuläre Messungen an Sternen zu ermöglichen, die Kepler-Teleskope nicht leisten können. Die enormen Mengen seismischer Daten von Weltraummissionen und Bodenstationen bieten neue wissenschaftliche Perspektiven für eine breite wissenschaftliche Forschung. Im Rahmen des Projekts SPACEINN (Exploitation of space data for innovative helio- and asteroseismology) sollte nun das gesamte wissenschaftliche Potenzial dieser asteroseismischen Datensätze nutzbar gemacht werden. Die Forscher stellten das neue Software-Tool AIMS (Asteroseismic Inference on a Massive Scale) vor, das aus einer großen Zahl von Sternen grundlegende Sternenparameter ableiten kann. Ihm zugrunde liegt ein Raster evolutionärer Modelle, das mit einem anderen Instrument erstellt wurde. Weiterhin werden Modellparameter an einzelne Oszillationsfrequenzen oder spektroskopische Parameter wie effektive Temperatur, Oberflächengravitation, Metallizität sowie Mikroturbulenz- und Rotationsgeschwindigkeit angepasst. Mit einem weiteren neu entwickelten Werkzeug (InversionPipeline) lassen sich mehrere Inversionen mittels Referenzmodellen der Sternentwicklung durchführen, die aus verschiedenen Rastern ausgewählt wurden. Das SPACEINN-Team entwickelte außerdem Softwareprogramme zur Berechnung sonnenähnlicher Schwingungsfrequenzen für 3D-Atmosphärenmodelle, die auf eindimensionale Innenmodelle abgestimmt wurden. Das Werkzeug kann unerwünschtes Rauschen in den Modusfrequenzen verhindern, die von im Modell kaum darstellbaren Oberflächenschichten erzeugt werden. Die Forscher veröffentlichten asteroseismische Kataloge mit grundlegenden Eigenschaften sonnenähnlicher Sterne, die von den Kepler- und K2-Missionen der NASA beobachtet wurden, und einen weiteren Katalog mit Aktivitäts-Proxys für sonnenähnliche Sterne mit asteroseismischen Detektionen. Bislang wurden hierzu 14 wissenschaftliche Artikel in unabhängigen Fachzeitschriften veröffentlicht. Mit dem Beitrag von SPACEINN zur Erforschung der Sonnen- und Sternenstruktur und deren Evolution und Aktivität können nun seismische Daten für eine breitere Forschung jenseits der Sternenphysik nutzbar gemacht werden.
