Wie Sterne ihr Alter verraten

Eine möglichst genaue Bestimmung des Alters von Sternen ist wichtig, um aus Beobachtungen ableiten zu können, wie astronomische Phänomene sich über die Zeit entwickeln. Auch bei der Suche nach Leben außerhalb unseres Sonnensystems kann die Kenntnis von Sternaltern äußerst hilfreich sein. So hat die Entwicklung der Komplexität von Leben auf der Erde sehr lange gedauert. Sterne mit ähnlichem Alter wie die Sonne, die von Planeten umgeben sind, gelten daher als besonders aussichtsreiche Studienobjekte für die Suche nach außerirdischem Leben. Ein internationales Forscherteam um Søren Meibom vom Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics in Cambridge stellt in der Fachzeitschrift „Nature“ eine Methode vor, mit der das Alter von Sternen aus der Masse und der Rotationsperiode des Sterns sehr präzise bestimmt werden kann.

runde Sternscheibe, auf dessen Oberfläche etwa 20% der Fläche von einer unregelmäßigen, dunklen Struktur eingenommen wird.
Künstlerische Darstellung eines jungen Sterns

Die Forscher analysierten die Daten des Kepler-Weltraumteleskops von dreißig sonnenähnlichen kühlen Sternen im 2,5 Milliarden Jahre alten Sternhaufen NGC 6819, um die Genauigkeit der Altersbestimmung deutlich zu verbessern und auf einen größeren Altersbereich von Sternen auszuweiten.

Die Bestimmung der Rotationsgeschwindigkeiten erfolgte dabei besonders trickreich durch die Beobachtung von Helligkeitsveränderungen verursacht durch Sternflecken auf der Oberfläche der beobachteten Sterne. Ein typischer Stern verändert seine Helligkeit dabei um weniger als ein Prozent.

Die Forscher stellten in ihren Daten einen Zusammenhang zwischen Masse, Rotationsgeschwindigkeit und Alter der Sterne fest. Somit kann aus Kenntnis zweier dieser Parameter der dritte berechnet werden.

„Die Beziehung zwischen Masse, Rotationsgeschwindigkeit und Alter der beobachteten Sterne ist jetzt so gut definiert, dass wir über die ersten beiden Parameter die dritte Größe, das Sternalter, mit nur 10 Prozent Unsicherheit bestimmen können“, erläutert Koautor Sydney Barnes vom Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam. Die Rotationsgeschwindigkeit eines Sterns nimmt im Laufe der Zeit ab. Gleichzeitig hängt sie mit der Masse des Sterns zusammen: schwere Sterne drehen sich in der Regel schneller als kleine, leichte. Während dieses grundlegende Verhalten Astronomen bekannt war, fehlte lange eine Präzisierung der Parameterabhängigkeiten.