Astronomen haben lange verstanden, dass es einen Zusammenhang zwischen der magnetischen Aktivität eines Sterns und der Menge der von ihm emittierten Röntgenstrahlen gibt. Wenn Sterne jung sind, sind sie magnetisch aktiv, da sie sich schnell drehen. Mit der Zeit verlieren die Sterne jedoch Rotationsenergie und ihre Magnetfelder werden schwächer. Gleichzeitig beginnen auch die damit verbundenen Röntgenemissionen zu sinken.
Interessanterweise könnte diese Beziehung zwischen der magnetischen Aktivität eines Sterns und den Röntgenemissionen ein Mittel sein, um potenziell bewohnbare Sternensysteme zu finden. Aus diesem Grund führte ein internationales Team unter der Leitung von Forschern der Queen's University in Belfast eine Studie durch, in der die Röntgenaktivität von 24 sonnenähnlichen Sternen katalogisiert wurde. Auf diese Weise konnten sie feststellen, wie gastfreundlich diese Sternensysteme für das Leben sein könnten.
Diese Studie mit dem Titel „Eine verbesserte Beziehung zwischen Alter und Aktivität für coole Stars, die älter als ein Gigayear sind“ erschien kürzlich in der Monatliche Mitteilungen der Royal Astronomical Society. Unter der Leitung von Rachel Booth, Doktorandin am Astrophysics Research Center der Queen's University in Belfast, untersuchte das Team anhand von Daten des Chandra-Röntgenobservatoriums der NASA und des XMM-Newton der ESA, wie sich die Röntgenhelligkeit von 24 sonnenähnlichen Sternen verändert hat im Laufe der Zeit.
Um zu verstehen, wie sich die magnetische Aktivität des Sterns (und damit die Röntgenaktivität) im Laufe der Zeit ändert, benötigen Astronomen genaue Altersbewertungen für viele verschiedene Sterne. Dies war in der Vergangenheit schwierig, aber dank einer Mission wie dem Kepler Space Observatory der NASA und der CoRoT-Mission (Convection, Rotation and Planetary Transits) der ESA sind in den letzten Jahren neue und genaue Altersschätzungen verfügbar geworden.
Anhand dieser Altersschätzungen stützten sich Booth und ihre Kollegen auf Daten des Chandra-Röntgenobservatoriums und des XMM-Newton-Obervatoriums, um 24 nahegelegene Sterne zu untersuchen. Diese Sterne hatten alle eine ähnliche Masse wie unsere Sonne (ein gelber Zwergstern vom Haupttyp G) und waren mindestens 1 Milliarde Jahre alt. Daraus ermittelten sie, dass ein klarer Zusammenhang zwischen dem Alter des Sterns und seinen Röntgenemissionen besteht. Wie sie in ihrer Studie feststellen:
„Wir finden 14 Sterne mit nachweisbaren Röntgenlichtstärken und kalibrieren anhand dieser die Beziehung zwischen Alter und Aktivität. Wir finden eine Beziehung zwischen der Leuchtkraft der Sternröntgenstrahlung, normalisiert durch die Sternoberfläche, und dem Alter, das steiler ist als die Beziehungen, die für jüngere Sterne gefunden wurden… “
Kurz gesagt, von den 24 Sternen in ihrer Stichprobe stellte das Team fest, dass 14 Röntgenemissionen aufwiesen, die erkennbar waren. Daraus konnten sie das Alter des Sterns berechnen und feststellen, dass ein Zusammenhang zwischen ihrer Langlebigkeit und Leuchtkraft besteht. Letztendlich zeigte dies, dass Sterne wie unsere Sonne wahrscheinlich weniger energiereiche Strahlung emittieren, wenn sie älter als 1 Milliarde Jahre sind.
Und obwohl der Grund dafür nicht ganz klar ist, untersuchen Astronomen derzeit verschiedene mögliche Ursachen. Eine Möglichkeit besteht darin, dass bei älteren Sternen die Verringerung der Spinrate schneller erfolgt als bei jüngeren Sternen. Eine andere Möglichkeit besteht darin, dass die Röntgenhelligkeit bei älteren, langsamer rotierenden Sternen schneller abnimmt als bei jüngeren, schnelleren.
Unabhängig von der Ursache könnte die Beziehung zwischen dem Alter eines Sterns und seinen Röntgenemissionen Astronomen und Exoplanetenjägern ein weiteres Instrument zur Messung der möglichen Bewohnbarkeit eines Systems bieten. Überall dort, wo sich ein Stern vom Typ G oder K befindet, kann die Kenntnis des Alters des Sterns dazu beitragen, die potenzielle Bewohnbarkeit von Planeten, die ihn umkreisen, einzuschränken.
