Exotisches System Von drei Sternen zerrissen - wissenschaft.de
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Exotisches System

Von drei Sternen zerrissen

BU: Das Dreifach-Sternsystem GW Orionis besitzt eine verformte planetenbildende Scheibe mit einem schräg ausgerichteten Ring. (Bild: ESO/L. Calçada, Exeter/Kraus et al.)

Eine faszinierende Konstellation im Visier: Astronomen berichten über ein Sternen-Trio, das die sie umgebende planetenbildende Scheibe zerrissen hat, sodass sich zueinander geneigte und deformierte Ringe ausbildet haben. Diese lässt vermuten, dass es im Universum einige Planeten geben könnte, die in skurriler Weise um Gruppen aus Zentralsternen kreisen.

In einer berühmten Szene aus der Filmreihe „Star Wars“ betrachtet Luke Skywalker auf dem fiktiven Planeten Tatooine einen doppelten Sonnenuntergang. Bereits seit einiger Zeit ist klar, dass es Planeten mit zwei Sonnen gibt und auch noch exotischere Konstellationen mit mehr Sternen im Zentrum scheinen möglich. Dabei ist eine interessante Frage, wie Planetensysteme mit mehreren Zentralsternen aufgebaut sein könnten und wie sie sich bilden. Entsprechende Einblicke liefert nun die aktuelle Studie. Sie richtet den Blick auf das System GW Orionis, das sich rund 1300 Lichtjahre von uns entfernt im Sternbild Orion befindet.

Bereits seit einiger Zeit steht dieses System aus drei sich umkreisenden Sternen und dem sie umgebenden Material im Fokus eines internationalen Astronomenteams. Um den Gravitationstanz des Trios zu untersuchen, kamen zunächst Instrumente des Very Large Telescope (VLT) der Europäischen Südsternwarte (ESO) in Chile zum Einsatz. „Wir stellten fest, dass die drei Sterne nicht in der gleichen Ebene kreisen, sondern ihre Bahnen zueinander und zur Scheibe versetzt sind“, sagt Co-Autorin Alison Young von der Universität Leicester. Anschließend nahmen die Forscher das System zusätzlich mit dem Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array (ALMA) ins Visier. So konnten sie schließlich die planetenbildende Scheibe detailliert abbilden.

Drei Sonnen bringen ihre Kinderstube durcheinander

Es zeigte sich, dass die Scheibe im Gegensatz zur Ausrichtung unseres Planetensystems alles andere als flach ist: „Die Abbildungen zeigen einen Extremfall, bei dem die Scheibe verformt ist und einen schiefen Ring aufweist, der sich von der Scheibe gelöst hat“, sagt Teamleiter Stefan Kraus von der Universität Exeter. Der schräge Ring befindet sich dabei im inneren Teil der Scheibe in der Nähe der drei Sterne. „In unseren Bildern sehen wir den Schatten des inneren Rings auf der äußeren Scheibe. Gleichzeitig erlaubten uns die ALMA-Daten, die genaue Form des Rings zu erfassen, der den Schatten wirft. Aus der Kombination dieser Informationen konnten wir dann die dreidimensionale Orientierung des schräg ausgerichteten Rings und der verzogenen Scheibenform ableiten“, erklärt der Forscher.

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Wie das Team weiter berichtet, geht aus den Datenauswertungen zudem hervor, dass der innere Ring etwa 30 Erdmassen an Material umfasst. Er verfügt somit über genügend Substanz, um Planeten zu bilden, betonen die Wissenschaftler. „Alle Planeten, die sich innerhalb des verkippten Rings bilden, werden den Stern somit auf stark schrägen Bahnen umkreisen“, erklärt Co-Autor Alexander Kreplin von der Universität Exeter.

Um zu verstehen, wie das System entstanden sein könnte, kombinierte die Astronomen die Beobachtungsdaten auch mit Computersimulationen. Wie sie berichten, passen die beobachteten Verschiebungen zu dem theoretisch postulierten „Scheibenzerreiß-Effekt“. Konkret zeigen die Simulationen, dass die Verlagerung in den Bahnen der drei Sterne dazu führen könnte, dass die Scheibe um die drei Sterne in verschiedene Ringe zerbricht.

Gibt es viele exotische Welten im All?

Doch möglicherweise prägt das System noch ein weiterer Faktor. GW Orionis stand bereits im Fokus einer Studie https://iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8213/ab8eb4, die im Mai dieses Jahres veröffentlicht wurde und ebenfalls auf ALMA-Beobachtungen des Ringsystems basiert sowie Simulationen zur Entstehung des Systems umfasste. „Unsere Simulationen zeigen, dass die Gravitationskraft des Sterntrios allein die beobachtete Fehlausrichtung nicht erklären kann“, sagt Nienke van der Marel von der University of Victoria, die an dieser Studie beteiligt war. „Wir denken, dass das Vorhandensein eines Planeten zwischen diesen Ringen notwendig ist, um zu erklären, warum die Scheibe auseinander gerissen wurde“, so die Wissenschaftlerin.

Beide Teams hoffen nun auf weitere Beobachtungsdaten, die neue Einblicke in das GW-Orionis-System ermöglichen und vielleicht die Existenz junger Planeten bestätigen. Besonders viel versprechen sie sich dabei vom scharfen Blick des Extremely Large Telescope (ELT) der ESO, das noch in diesem Jahrzehnt in Betrieb genommen werden soll. Da mehr als die Hälfte der Sterne am Firmament mit einem oder mehreren Begleitern geboren werden, ergeben sich spannende Perspektiven, sagen die Wissenschaftler: Es könnte viele Exoplaneten geben, die ihre Sterne auf sehr geneigten und weit entfernten Bahnen umkreisen. „Wir prognostizieren, dass viele solcher Exoten in zukünftigen Beobachtungskampagnen, zum Beispiel mit dem ELT, entdeckt werden“, sagt Kreplin.


Video: ESO

Quelle: ESO, National Radio Astronomy Observatory, Fachartikel: Science, doi: 10.1126/science.aba4633

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