Forscher haben eine bahnbrechende Entdeckung gemacht, die darauf hindeutet, dass massereiche Be-Sterne, die für ihre charakteristischen Gasscheiben bekannt sind, wahrscheinlich Teil von Dreifachsternsystemen und nicht wie bisher angenommen von Doppelsternsystemen sind. Diese Entdeckung, die auf Daten des Gaia-Satelliten basiert, stellt bestehende Theorien zur Sternentstehung in Frage und hat erhebliche Auswirkungen auf das Verständnis umfassenderer astronomischer Phänomene wie Schwarze Löcher, Neutronensterne und Gravitationswellen.
Eine bahnbrechende Studie von Wissenschaftlern der University of Leeds legt nahe, dass Be-Sterne Teil von Dreifachsternsystemen sind und nicht wie bisher angenommen Doppelsternsysteme. Dieser aus Gaia-Satellitendaten abgeleitete Befund stellt herkömmliche Sternentstehungstheorien in Frage und könnte unser Wissen über Schwarze Löcher, Neutronensterne usw. beeinflussen Gravitationswellen.
Eine bahnbrechende neue Entdeckung von Wissenschaftlern der University of Leeds könnte die Art und Weise verändern, wie Astronomen einige der größten und häufigsten Sterne im Universum verstehen.
Untersuchungen des Doktoranden Jonathan Dodd und Professor René Oudmaijer von der Fakultät für Physik und Astronomie der Universität weisen auf faszinierende neue Beweise hin, dass massereiche Be-Sterne – von denen bisher hauptsächlich angenommen wurde, dass sie in Doppelsternen existieren – tatsächlich „Tripel“ sein könnten.
Die bemerkenswerte Entdeckung könnte unser Verständnis der Objekte – einer Untergruppe der B-Sterne – revolutionieren, die als wichtiger „Prüfstand“ für die Entwicklung von Theorien darüber gelten, wie sich Sterne im Allgemeinen entwickeln.
Die künstlerische Darstellung besteht aus einem Stern mit einer Scheibe um ihn herum (ein Be-„Vampir“-Stern; Vordergrund) und seinem Begleitstern, dessen äußere Teile entfernt wurden (Hintergrund). Bildnachweis: ESO/L. Calçada
Die Natur von Be Stars
Be-Sterne sind von einer charakteristischen Scheibe aus Gas umgeben – ähnlich den Ringen von Saturn in unserem eigenen Sonnensystem. Obwohl Be-Sterne seit etwa 150 Jahren bekannt sind – sie wurden erstmals 1866 vom renommierten italienischen Astronomen Angelo Secchi identifiziert – wusste bis heute niemand, wie sie entstanden sind.
Bisher herrschte unter Astronomen Konsens darüber, dass die Scheiben durch die schnelle Rotation der Be-Sterne entstehen und dass dies selbst durch die Interaktion der Sterne mit einem anderen Stern in einem Doppelsternsystem verursacht werden kann.
Künstlerische Darstellung eines Vampirsterns (links), der seinem Opfer Material stiehlt. Bildnachweis: ESO/M. Kornmesser/SE de Mink
Enthüllung der Dreifachsysteme
Herr Dodd, korrespondierender Autor der Studie, sagte: „Der beste Anhaltspunkt dafür ist, wenn man Star Wars gesehen hat, dass es Planeten gibt, auf denen sie zwei Sonnen haben.“
Doch nun sagen die Wissenschaftler, dass sie durch die Analyse von Daten des Gaia-Satelliten der Europäischen Weltraumorganisation Beweise dafür gefunden haben, dass diese Sterne tatsächlich in Dreifachsystemen existieren – mit drei interagierenden Körpern statt nur zwei.
Herr Dodd fügte hinzu: „Wir haben die Art und Weise beobachtet, wie sich die Sterne über längere Zeiträume wie zehn Jahre und kürzere Zeiträume von etwa sechs Monaten über den Nachthimmel bewegen. Wenn sich ein Stern in einer geraden Linie bewegt, wissen wir, dass es nur einen Stern gibt. Wenn es aber mehr als einen gibt, sehen wir ein leichtes Wackeln oder im besten Fall eine Spirale.
„Wir haben dies auf die beiden Gruppen von Sternen angewendet, die wir betrachten – die B-Sterne und die Be-Sterne – und was wir verwirrend fanden, ist, dass es zunächst so aussieht, als hätten die Be-Sterne eine geringere Rate an Begleitern als die B-Sterne.“ Sterne. Das ist interessant, weil wir von ihnen eine höhere Rate erwarten würden.“
Der leitende Forscher Prof. Oudmaijer sagte jedoch: „Die Tatsache, dass wir sie nicht sehen, könnte daran liegen, dass sie jetzt zu schwach sind, um entdeckt zu werden.“
Massentransfer
Anschließend untersuchten die Forscher einen anderen Datensatz und suchten nach weiter entfernten Begleitsternen. Dabei stellten sie fest, dass bei diesen größeren Abständen die Rate der Begleitsterne zwischen den B- und Be-Sternen sehr ähnlich ist.
Daraus konnten sie schließen, dass in vielen Fällen ein dritter Stern ins Spiel kommt, der den Begleiter näher an den Be-Stern drängt – nahe genug, dass Masse von einem auf den anderen übertragen werden kann und die charakteristische Be-Sternscheibe entsteht. Dies könnte auch erklären, warum wir diese Gefährten nicht mehr sehen; Sie sind zu klein und schwach geworden, um entdeckt zu werden, nachdem der „Vampir“-Stern Be so viel von ihrer Masse aufgesaugt hat.
Umfassendere astronomische Auswirkungen
Die Entdeckung könnte enorme Auswirkungen auf andere Bereiche der Astronomie haben – einschließlich unseres Verständnisses von Schwarzen Löchern, Neutronensternen und Gravitationswellenquellen.
Prof. Oudmaijer sagte: „In der Physik findet derzeit eine Revolution rund um die Gravitationswellen statt. Wir beobachten diese Gravitationswellen erst seit einigen Jahren und es wurde festgestellt, dass sie auf verschmelzende Schwarze Löcher zurückzuführen sind.
„Wir wissen, dass diese rätselhaften Objekte – Schwarze Löcher und Neutronensterne – existieren, aber wir wissen nicht viel über die Sterne, aus denen sie werden würden. Unsere Ergebnisse liefern einen Hinweis zum Verständnis dieser Gravitationswellenquellen.“
Er fügte hinzu: „Im letzten Jahrzehnt oder so haben Astronomen herausgefunden, dass die Binarität ein unglaublich wichtiges Element in der Sternentwicklung ist. Wir bewegen uns jetzt mehr in Richtung der Idee, dass es noch komplexer ist und dass Dreifachsterne in Betracht gezogen werden müssen.“
„Tatsächlich“, sagte Oudmaijer, „sind Tripel zu den neuen Binärsystemen geworden.“
Referenz: “Gaia deckt Unterschiede in der B- und Be-Sternbinarität auf kleinen Skalen auf: Beweise für Massentransfer, der das Be-Phänomen verursacht“ von Jonathan M. Dodd, René D. Oudmaijer, Isaac C. Radley, Miguel Vioque und Abigail J. Frost, 12. Oktober 2023, Monatliche Mitteilungen der Royal Astronomical Society.
DOI: 10.1093/mnras/stad3105
Zum Team hinter der Entdeckung gehören die Doktoranden Mr. Dodd und Prof. Oudmaijer aus Leeds sowie der Doktorand Isaac Radley von der University of Leeds und zwei ehemalige Leeds-Akademiker, Dr. Miguel Vioque vom ALMA-Observatorium in Chile und Dr. Abigail Frost vom Europäischen Observatorium Südsternwarte in Chile. Das Team erhielt Fördermittel vom Science and Technology Facilities Council (STFC).