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04. Dec 2020

Versorgungsroute für die Entstehung von Planeten in einem Doppelsternsystem entdeckt

ALMA beobachtet Ezechiels „Rad im Rad” aus Staub und Gas

Wissenschaftler haben mit ALMA zum ersten Mal einen Gastrom beobachtet, der von einer massereichen äußeren Scheibe hin zu den inneren Bereichen eines Doppelsternsystems fließt. Dieser noch nie zuvor dokumentierte Vorgang könnte dafür sorgen, dass eine zweite kleinere planetenbildende Scheibe, die ansonsten vor langer Zeit verschwunden wäre, aufrecht erhalten wird. Die Hälfte aller sonnenähnlichen Sterne werden in Doppelsternsystemen geboren, was zur Folge hat, dass diese neuen Befunde massive Auswirkungen auf die Exoplanetensuche haben werden. Die Forschungsergebnisse werden am 30. Oktober 2014 in der Fachzeitschrift Nature veröffentlicht.

Eine Forschergruppe unter der Leitung von Anne Dutrey vom Laboratoire d’Astrophysique de Bordeaux in Frankreich und dem CNRS haben mit dem Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) die Verteilung von Staub und Gas in einem Mehrfachsternsystem namens GG Tau-A [1] beobachtet. Dieses Objekt ist nur wenige Millionen Jahre alt und befindet sich etwa 450 Lichtjahre von der Erde entfernt im Sternbild Taurus (der Stier).

Diese künstlerische Darstellung zeigt den Staub und das Gas um das Doppelsternsystem GG Tauri-A. Wissenschaftler haben mit ALMA in der Region zwischen den zwei Scheiben dieses Systems Gas gefunden. Dies könnte es Planeten erlauben in dem gravitativ gestörten Umfeld des Doppelsternsystems zu entstehen. Die Hälfte aller sonnenähnlichen Sterne werden in Doppelsternsystemen geboren, was zur Folge hat, dass diese neuen Befunde massive Auswirkungen auf die Exoplanetensuche haben werden. Image credit: ESO/L. Calçada

Diese künstlerische Darstellung zeigt den Staub und das Gas um das Doppelsternsystem GG Tauri-A. Wissenschaftler haben mit ALMA in der Region zwischen den zwei Scheiben dieses Systems Gas gefunden. Dies könnte es Planeten erlauben in dem gravitativ gestörten Umfeld des Doppelsternsystems zu entstehen. Die Hälfte aller sonnenähnlichen Sterne werden in Doppelsternsystemen geboren, was zur Folge hat, dass diese neuen Befunde massive Auswirkungen auf die Exoplanetensuche haben werden. Image credit: ESO/L. Calçada

Wie ein Rad in einem Rad besitzt GG Tau-A eine größere, äußere Scheibe, die das gesamte System umgibt, und eine innere Scheibe um den Hauptstern. Die Masse dieser zweiten inneren Scheibe entspricht etwa der des Jupiter. Ihre Präsenz hat die Astronomen bislang vor ein Rätsel gestellt, da sie in einem so hohen Tempo Material an ihren Zentralstern verliert, dass sie schon längst verschwunden sein sollte.

Als das Team das System mit ALMA beobachtete, entdeckten die Wissenschaftler einen Gasklumpen in der Lücke zwischen den zwei Scheiben. Die neuen Beobachtungen legen nahe, dass Material von der äußeren zur inneren Scheibe übertragen wird und somit eine Versorgungslinie zwischen den Zweien herstellt [2].

„Computersimulationen haben ergeben, dass Material durch solche Lücken fließen sollte, was aber bislang nicht beobachtet werden konnte. Die Entdeckung dieser Klumpen deutet darauf hin, dass das Material sich zwischen den Scheiben bewegt und es der einen Scheibe erlaubt, die andere zu füttern”, erklärt Dutrey. „Unsere Beobachtungen demonstrieren, dass Material aus der äußeren Scheibe die innere Scheibe eine lange Zeit am Leben erhalten kann. Dies hat massive Auswirkungen auf potenzielle Planetenentstehung.”

Planeten entstehen aus dem Material, das nach einer Sterngeburt übrig bleibt. Dies ist ein langsamer Prozess, was bedeutet, dass eine langlebige Scheibe eine Voraussetzung für Planetenentstehung ist. Wenn der Fütterungsprozess der inneren Scheibe, der nun mit ALMA beobachtet wurde, auch in anderen Mehrfachsternsystemen auftritt, dann eröffnet dieser Fund eine unzählige Menge an neuen potenziellen Orten, an denen in Zukunft Exoplaneten gefunden werden könnten.

Die erste Phase der Exoplanetensuche war auf Einzelsterne wie die Sonne ausgerichtet [3]. Vor Kurzem wurde gezeigt, dass eine große Menge an Gasriesen Doppelsternsysteme umkreist. Nun haben Forscher begonnen, noch genauer hinzusehen, um die Möglichkeit zu erforschen, dass Planeten einzelne Sterne eines Mehrfachsternsystems umkreisen. Diese neue Entdeckung stützt die These der Existenz solcher Planeten und eröffnet Exoplanetenjägern somit neue ertragreiche Jagdgebiete. 

Emmanuel Di Folco, Koautor des Fachartikels, erläutert abschließend:„Fast die Hälfte der sonnenähnlichen Sterne sind in Doppelsternsystemen entstanden. Dies bedeutet, dass wir einen Mechanismus zur Erhaltung von Planetenentstehung gefunden haben, der für eine erhebliche Anzahl an Sternen in der Milchstraße gilt. Unsere Beobachtungen sind ein großer Schritt in Richtung eines vollständigen Verständnisses der Planetenentstehung.”

Endnoten

[1] GG Tau-A ist Teil eines komplexeren Mehrfachsternsystems namens GG Tauri. Jüngste Beobachtungen von GG Tauri-A mit dem VLTI haben enthüllt, dass einer der Sterne – GG Tau Ab, der nicht von einer Scheibe umgeben ist – selbst ein enges Doppelsternsystem, das aus GG Tau-Ab1 und GG Tau-Ab2 besteht, ist. Dies fügt eine fünfte Komponente zu GG-Tau-System hinzu. 

[2] Ein früheres Ergebnis mit ALMA zeigte ein Beispiel für einen Einzelstern mit Material, das von äußeren Teilen seiner Scheibe zu den inneren Teilen floss.

[3] Da die Umlaufbahnen von Doppelsternen komplexer und weniger stabil sind, glaubte man, dass Planetenentstehung in solchen Systemen schwieriger wäre als um Einzelsterne herum.

*Source: ESO (European Southern Observatory)

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