Wie bilden sich Doppelsterne? (Originalartikel vom 30.11.2018)

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Weekly Science Update – Übersetzt von Harald Horneff

(Originalartikel unter www.cfa.harvard.edu)

Ein mit ALMA gewonnenes Bild bei Millimeter-Wellenlängen von protostellaren Doppelsternen, die sich früh in ihrer Entstehungsphase befinden. (Längenskala und Ausdehnung des Teleskopstrahls sind am unteren Bildrand dargestellt.) Astronomen haben siebzehn Mehrfachsysteme untersucht und fanden Hinweise, die das Modell stützen, daß sich Mehrfachsternsysteme durch Scheibenfragmentation entwickeln.
Tobin et al.

 

Die meisten Sterne mit der Masse der Sonne oder mehr haben einen oder mehrere Begleitsterne, aber wann und wie sich diese Mehrfachsterne bilden, ist einer der umstrittenen zentralen Fragen in der Astronomie. Die Schwerkraft zieht Gas und Staub in eine interstellare Wolke zusammen, bis sich Klumpen entwickeln, die dicht genug sind, um in Sterne zu münden, nur wie bilden sich Mehrfachsterne? Da die sich zusammenziehende Wolke einen geringfügigen Drehimpuls besitzt, bildet sich schließlich eine Scheibe (eventuell der Vorläufer eines Planetensystems). In dem einen Modell zur Bildung von Doppelsternsystemen bricht diese Scheibe auf Grund von gravitativen Instabilitäten auseinander und bildet einen zweiten Stern. Das andere Modell geht davon aus, daß die Turbulenz selbst in der sich zusammenziehenden Wolke diese Klumpen in Mehrfachsternsysteme zerfallen läßt. Simulationen zeigen für den ersten Fall, daß die beiden Sterne recht nah beieinander stehen sollten, üblicherweise weniger als ungefähr 600 Astronomische Einheiten (eine AE ist die durchschnittliche Entfernung der Erde von der Sonne). Wenn der zweite Ablauf richtig ist, können sich sowohl dicht beieinander stehende als auch weit voneinander getrennte Binärsysteme bilden. Ein besonderes Merkmal des turbulenten Fragmentationsprozesses, und eines, das einen Beobachtungstest erleichtert, besteht darin, daß die Grundlage für die Bildung von Mehrfachsystemen früh in den prästellaren Phasen gelegt wird.

CfA-Astronomin Sarah Sadavoy und CfA-Astronom Mike Dunham waren Mitglieder in einem Team von Astronomen, die mit dem VLA und ALMA im Radio- sowie Millimeterwellenbereich siebzehn protostellare Systeme von Mehrfachsternen in der nahen Perseus-Wolke untersuchten. Die empfindlichen Beobachtungen konnten die Umgebung der Systeme aufdecken und das Vorliegen jeder kleinräumigen Rotation oder umgebendes Material feststellen. Zwölf der Systeme wurden räumlich aufgelöst und acht zeigten in der Staubstrahlung Strukturen, die das jeweilige Paar umgeben. Die geringfügig weiter entwickelten Systeme in dem Datensatz zeigten keinerlei Hinweise auf Staub, der die Doppelsternsysteme umgibt; sie haben vermutlich den Endzeitpunkt ihrer am Anfang stehenden Entwicklung erreicht und beendeten die Akkretion von Material. Faßt man zusammen, so standen ungefähr zwei Drittel der Systeme in Einklang mit der Theorie der Scheibenfragmentation und ein Drittel war damit unvereinbar. Die Ergebnisse zeigen, daß der Mechanismus des Zerbrechens von Scheiben ein wichtiger Mechanismus ist, aber vermutlich nicht die ganze Geschichte ist und eine größere Zahl an Untersuchungsobjekten helfen sollte, die Abläufe noch weiter einzugrenzen.

Literatur:
„The VLA/ALMA Nascent Disk and Multiplicity (VANDAM) Survey of Perseus Protostars. VI. Characterizing the Formation Mechanism for Close Multiple Systems“
John J. Tobin, Leslie W. Looney, Zhi-Yun Li, Sarah I. Sadavoy, Michael M. Dunham, Dominique Segura-Cox, Kaitlin Kratter, Claire J. Chandler, Carl Melis, Robert J. Harris, and Laura Perez
The Astrophysical Journal, 867, 43, 2018

oder

arXiv:1809.06434v1 [astro-ph.SR] 17 Sep 2018