AB Doradus (abgekürzt AB Dor) ist ein etwa 49 Lichtjahre entferntes Vierfachsternsystem im Sternbild Schwertfisch (), das sich am Südhimmel befindet. Es enthält einen schnell rotierenden Hauptreihenstern (AB Doradus A), der sich trotz seines hundertfachen Erddurchmessers in nur zwölf Stunden um die eigene Achse dreht, sowie drei rote Zwergsterne (AB Doradus Ba, AB Doradus Bb und AB Doradus C). AB Doradus C ist einer der leichtesten bekannten Sterne – seine Masse liegt nur knapp oberhalb der Grenze zum Braunen Zwerg.
Die scheinbare Helligkeit von AB Doradus A ändert sich mit einer Periode, die gleich seiner Umdrehungszeit ist. Der Stern gehört also zu den Rotationsveränderlichen. Seine Veränderlichkeit wird auf großflächige Sternflecken zurückgeführt, die in Zusammenhang mit seinem komplexen Magnetfeld stehen. Beobachtungen zeigten eine zwischen etwa 0,01 und 0,05 mag variierende Amplitude der Helligkeitsänderung.
Die Helligkeitsschwankungen von AB Doradus A gaben dem System seine Bezeichnung: Der erste Namensteil „AB“ folgt den Regeln zur Benennung veränderlicher Sterne und besagt, dass AB Doradus der 56. Stern im Sternbild Schwertfisch ist, an dem eine Veränderlichkeit nachgewiesen werden konnte. Der zweite Namensteil „Doradus“ ist der Genitiv des lateinischen Namens des Sternbildes. Der dritte Teil „A“ der Hauptkomponente wurde nachträglich zur Unterscheidung von den erst später entdeckten kleineren Begleitern ergänzt.
AB Doradus ist nur 50 Millionen Jahre alt und Namensgeber des AB-Doradus-Bewegungshaufens, der u. a. zur weiteren Klärung der Sternentstehung erforscht wird.
Auffinden am Nachthimmel Für Beobachter auf der südlichen Halbkugel der Erde ist AB Doradus fast ganzjährig zu sehen. Allerdings ist der Stern selbst von den südlichsten Teilen Europas aus nicht beobachtbar.
Aufgrund seiner geringen scheinbaren Helligkeit ist der Stern nicht mit bloßem Auge erkennbar. Schon ein kleines Teleskop oder ein Feldstecher reicht jedoch aus, um ihn beobachten zu können. Nahe AB Doradus befindet sich die Große Magellansche Wolke (die größte Satellitengalaxie der Milchstraße) sowie die Sternbilder Netz (Reticulum) und Tafelberg (Mensa).
Position Entfernung Die Entfernung von AB Doradus kann aufgrund seiner starken Eigenbewegung und der verhältnismäßig großen Parallaxe relativ genau auf 49 Lichtjahre bestimmt werden.Umrechnung der Parallaxe in Lichtjahre:
Die 500 sonnennächsten Sterne befinden sich (bei korrekter Parallaxe) in einer Umgebung von 33 Lichtjahren. Daraus ergibt sich (bei konstant angenommener Sternendichte) durch einfache Rechnung, dass die Komponenten von AB Doradus zu den 1600 bis 1700 sonnennächsten Sternen gehören.π und 4/3 kürzen sich weg:
AB Doradus scheint ein Teil der am Himmel neben ihm stehenden Großen Magellanschen Wolke zu sein. Allerdings ist diese mit einer Entfernung von 160.000 Lichtjahren ca. 3000-mal weiter von der Sonne entfernt als AB Doradus.
Eigenbewegung Ein Vergleich der Eigenbewegung mit der anderer Sterne zeigte manch auffällige Ähnlichkeiten. Das nur 50 Millionen Jahre alte Sternsystem AB Doradus wurde so zum Namensgeber des AB-Doradus-Bewegungshaufens. Er ist ein junger Bewegungshaufen mit einer lockeren Gruppe von Sternen, die nicht durch eine räumliche Konzentration um ein Haufenzentrum, sondern durch eine gemeinsame Bewegungsrichtung auf einen Konvergenz- oder Fluchtpunkt hin charakterisiert sind.AB Doradus: U = (−7,7 ± 0,4) km/s ; V = (−26,0 ± 0,4) km/s ; W = (−13,6 ± 0,3) km/s
Gemeinsame Entstehung mit den Plejaden? Während der Untersuchung des Alters von AB Doradus wurde eine merkliche Ähnlichkeit bezüglich der Eigenbewegung des Bewegungshaufens mit den Plejaden festgestellt. Die Plejaden sind ein ebenfalls junger offener Sternhaufen, der als „Siebengestirn“ im Sternbild Stier beobachtet werden kann. Diese Erkenntnis führte zu einer Untersuchung der Raumgeschwindigkeit bzw. der Bewegung innerhalb der Milchstraße. Mit ihr sollte festgestellt werden, ob die beiden Gruppen in derselben Gaswolke entstanden sind.
Momentan sind AB Doradus und die Plejaden 475 Lichtjahre voneinander entfernt. Mithilfe der Beobachtungsdaten konnte die Bewegung der beiden Sterngruppen in den letzten Millionen Jahren simuliert werden. Das Resultat besagt, dass der Abstand zwischen AB Doradus und den Plejaden vor 125 Millionen Jahren (also zu der Zeit, als die ersten Sterne der Bewegungshaufen zu leuchten begannen) mit 850 Lichtjahren deutlich größer war.Plejaden: U = (−6,6 ± 0,4) km/s ; V = (−27,6 ± 0,3) km/s ; W = (−14,5 ± 0,3) km/s Damit wurde die Hypothese widerlegt, AB Doradus sei in derselben (vermutlich 160 Lichtjahre breiten) molekularen Gaswolke wie die Plejaden entstanden. Dennoch schließen die Eigenbewegungen eine größere Entstehungsregion nicht aus.
Aufbau des Systems AB Doradus ist ein Mehrfachsternsystem, das sich aus zwei Doppelsternsystemen zusammensetzt, die sich in einem Abstand von etwa 135 Astronomischen Einheiten, das entspricht dem 135-fachen Abstand der Erde zur Sonne, gegenseitig um ein gemeinsames Baryzentrum umkreisen.
Das masseärmere Doppelsternsystem enthält die beiden Sterne AB Doradus Ba und AB Doradus Bb, welche sich mit einer Periode von etwa 135 Tagen umrunden. Das schwerere Doppelsternsystem hingegen heißt „AB Doradus A–C“ und enthält somit die Komponenten AB Doradus A und AB Doradus C, die sich in einem Abstand von 2,3 AE alle 11,75 Jahre umlaufen. Wegen seiner höheren Masse ist der Abstand zum gemeinsamen Baryzentrum AB Doradus ungefähr halb so groß wie der des leichteren Doppelsterns AB Doradus B.
Komponenten des Systems AB Doradus A–C mini|Infrarot-Nahaufnahme von AB Doradus A–C, die gelb gestrichelte Linie markiert den Orbit von C
AB Doradus A AB Doradus A, der orange leuchtende Hauptstern, ist ein sonnenähnlicher Stern vom Spektraltyp K2 Vk. Die numerische Bezeichnung reicht von 0 (heißester) bis 9 (kühlster) Stern innerhalb der Spektralklasse K; mit K2 gehört AB Doradus A somit, wie α Centauri B oder ε Eridani, zu den heißeren K-Sternen. Die Leuchtkraftklasse V gibt an, dass er zu den Hauptreihensternen gehört. Aufgrund seines jungen Alters wird AB Doradus A häufig als Pre-Main-Sequence-Star („Vor-Hauptreihenstern“) bezeichnet, also als ein Stern, der die Hauptreihe noch nicht oder eben erst erreicht hat. Das Suffix „k“ steht für interstellare Absorptionslinien.
Die Masse von AB Doradus A beträgt drei Viertel der Sonnenmasse. Damit ist er die mit Abstand schwerste Komponente des Vierfachsternsystems. Als früher K-Stern weist er eine Oberflächentemperatur von 4900 K auf und ist damit nur um weniger als 900 K kühler als die Sonne. Doch dieser geringe Unterschied der Effektivtemperatur macht einen großen Unterschied in Bezug auf die Leuchtkraft aus. Obwohl AB Doradus A mit dem 0,9-fachen Sonnendurchmesser eine verhältnismäßig große Oberfläche besitzt, resultiert daraus nur knapp mehr als ein Drittel der Sonnenleuchtkraft. Dazu kommt, dass die Sonne aufgrund ihrer Oberflächentemperatur von ca. 5800 K nahezu komplett im sichtbaren Licht strahlt, während bei AB Doradus A der Anteil der Infrarotstrahlung wesentlich höher ist. Somit entfallen nur etwa 85 % der Gesamtleuchtkraft von AB Doradus A auf sichtbares Licht. Diese schwächere visuelle Leuchtkraft ist die Ursache, dass der K-Zwerg trotz der verhältnismäßig geringen Entfernung von knapp fünfzig Lichtjahren mit einer scheinbaren Helligkeit von 6,93 mag mit bloßem Auge nicht mehr erkennbar ist.
Rotation In den 1990er Jahren konnte durch Messungen der Breite seiner Spektrallinien festgestellt werden, dass sich AB Doradus A sehr schnell um seine eigene Achse dreht, was Ausbuchtungen am Äquator, ein wesentlich komplexeres Magnetfeld und Temperaturschwankungen auf der Oberfläche zur Folge hat. Dies ist der Grund, warum AB Doradus A anderen Spektraltypen zugewiesen wurde.
Es wurde festgestellt, dass eine volle Achsendrehung am Äquator in etwa zwölf Stunden erfolgt. Das entspricht der fünfzigfachen Winkelgeschwindigkeit der Sonne, welche 25 Tage für eine volle Drehung benötigt, beziehungsweise der doppelten Winkelgeschwindigkeit der Erde, obwohl ihr Durchmesser nur ein Hundertstel von AB Doradus A ausmacht. Damit ist die Rotationsdauer des Hauptsterns eine der kürzesten aller bekannten Sterne; zu ähnlich hohen Rotationsgeschwindigkeiten kommen auch Wega, Altair oder Achernar. Allerdings ist AB Doradus A noch weit davon entfernt, aufgrund der auftretenden Fliehkräfte auseinanderzubrechen. Diese Grenze würde vermutlich erst ab einer äquatorialen Rotationsgeschwindigkeit von 450 km/s überschritten werden.
Zusätzlich wurden auf der Oberfläche von AB Doradus A Eruptionen nachgewiesen; dabei wird das schwache Wasserstoffplasma auf bis zu fünfzehn Millionen Grad erhitzt und in den Magnetfeldern, die sich sphärisch über die Sternenoberfläche wölben, eingeschlossen. Dieses Plasma glüht in Röntgenstrahlen. Damit ist AB Doradus A durch seine geringe Entfernung eine der hellsten stellaren Röntgenquellen am Firmament überhaupt. Äquatoriale Ausbrüche rotieren aufgrund differenzieller Rotation wesentlich schneller als jene an den Polen, jedoch war der Unterschied in den Jahren 1988 und 1996 nur halb so groß wie von 1992 bis 1995. In diesen Jahren erschien der Stern stark abgeplattet.
Weitere Entwicklung Momentan steht AB Doradus A noch am Anfang seines Lebens. Wie in allen sonnenähnlichen Sternen findet die Fusion im Kern von Wasserstoff zu Helium vor allem über die Proton-Proton-Kette statt, die keinen steilen Temperaturgradient erzeugt. Somit dominiert im Innern von sonnenähnlichen Sternen die Wärmestrahlung. Im äußeren Teil herrscht dagegen die Konvektion vor, da hier der Stern kühl genug ist, damit der Wasserstoff neutral ist und somit undurchlässig für ultraviolette Photonen wird (siehe auch Artikel Sternaufbau).
Weil sich nicht fusionsfähige Helium-Asche im Kern ansammelt, führt die Verminderung des Wasserstoffs pro Masseeinheit zu einer allmählichen Senkung der Rate der Kernfusion innerhalb dieser Masse. Zum Ausgleich erhöhen sich Kerntemperatur und Druck langsam, was eine Erhöhung der Gesamt-Fusionsrate bewirkt. Dies führt zu einer stetigen Zunahme der Leuchtkraft und des Radius von AB Doradus A im Laufe der Zeit. So war zum Beispiel die Leuchtkraft der jungen Sonne nur bei ca. 70 % ihres heutigen Wertes. Der Leuchtkraftzuwachs ändert somit allmählich im Laufe der Zeit die Position des Sterns im Hertzsprung-Russell-Diagramm.
In etwa 22 Milliarden Jahren wird der Wasserstoffvorrat im Kern von AB Doradus A erschöpft sein.Die Lebensdauer eines Sterns auf der Hauptreihe kann geschätzt werden: Dann wird durch den Verlust der Energieerzeugung der gravitative Kollaps wieder aufgenommen. Der den Kern umgebende Wasserstoff erreicht die notwendige Temperatur und den Druck, um zu fusionieren. Dadurch bildet sich eine wasserstoffbrennende Schale um den Heliumkern. Als Folge dieser Änderungen dehnt sich die äußere Hülle aus, die Temperatur sinkt und der Stern verwandelt sich in einen Roten Riesen.
Ab diesem Punkt verlässt der Stern die Hauptreihe und erreicht den Riesenast. Der Heliumkern des Sterns zieht sich weiterhin zusammen, bis er durch den sogenannten Entartungsdruck der Elektronen aufgehalten wird – einen quantenmechanischen Effekt, der einschränkt, inwieweit Materie verdichtet werden kann.
Da AB Doradus A ein Stern mit mehr als einer halben Sonnenmasse ist, kann der Kern eine Temperatur erreichen, bei der es möglich wird, dass Kohlenstoff aus Helium über den Drei-Alpha-Prozess erzeugt wird.. Am Ende dieses Prozesses wird AB Doradus A seine äußeren Hüllen abstoßen und Planetarische Nebel bilden. Zurück bleibt der erloschene Kern in Form eines Weißen Zwerges, der nur noch durch Wärmestrahlung leuchtet und langsam auskühlt. Der Reststern wird rötlich, bis er schließlich als Schwarzer Zwerg im sichtbaren Bereich ganz verschwindet.
AB Doradus C mini|AB Doradus C steht am Ende der Hauptreihe des HR-Diagramms (ESO-Grafik)