'Triple star' Entdeckung könnte das Verständnis der stellaren Evolution revolutionieren.

20. November 2023

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von der Universität Leeds

Eine bahnbrechende neue Entdeckung von Wissenschaftlern der Universität Leeds könnte die Art und Weise, wie Astronomen einige der größten und häufigsten Sterne im Universum verstehen, verändern. Der Artikel "Gaia entdeckt Unterschiede in der B- und Be-Ster- Binärsternbildung auf kleinen Skalen: Hinweise auf den Massentransfer als Ursache für das Be-Phänomen" wurde in der Zeitschrift Monthly Notices of the Royal Astronomical Society veröffentlicht.

Forschungen von Doktorand Jonathan Dodd und Professor René Oudmaijer von der Fakultät für Physik und Astronomie der Universität weisen auf faszinierende neue Hinweise hin, dass massereiche Be-Sterne, die bisher hauptsächlich als Doppelsterne betrachtet wurden, tatsächlich "Tripelsterne" sein könnten.

Diese bemerkenswerte Entdeckung könnte unser Verständnis der Objekte revolutionieren - eine Untergruppe von B-Sternen -, die als wichtiger "Testbetrieb" für die Entwicklung von Theorien zur allgemeinen Entwicklung von Sternen angesehen werden.

Diese Be-Sterne sind von einer charakteristischen Scheibe aus Gas umgeben - ähnlich den Ringen des Saturns in unserem eigenen Sonnensystem. Obwohl Be-Sterne seit etwa 150 Jahren bekannt sind - zuerst identifiziert von dem renommierten italienischen Astronomen Angelo Secchi im Jahr 1866 - hat bisher niemand gewusst, wie sie entstanden sind.

Die bisherige Meinung unter Astronomen besagt, dass die Scheiben durch die schnelle Rotation der Be-Sterne entstehen und dass diese selbst durch die Wechselwirkung der Sterne mit einem anderen Stern in einem binären System verursacht werden kann.

Herr Dodd, der korrespondierende Autor der Forschung, sagte: "Der beste Referenzpunkt dafür ist, wenn Sie Star Wars gesehen haben, gibt es Planeten, auf denen zwei Sonnen stehen."

Neue Forschungen mit Daten von ESOs Very Large Telescope und Very Large Telescope Interferometer haben enthüllt, dass HR 6819, das bisher als Dreifachsystem mit einem Schwarzen Loch angesehen wurde, tatsächlich ein System aus zwei Sternen ohne Schwarzes Loch ist. Die Wissenschaftler, ein Team der KU Leuven und der ESO, glauben, dass sie dieses Binärsystem in einem kurzen Moment beobachtet haben, nachdem einer der Sterne die Atmosphäre seines Begleiters abgesaugt hat, ein Phänomen, das oft als "stellare Vampirismus" bezeichnet wird. Diese Animation zeigt, wie das System aussehen könnte: Es besteht aus einem abgeflachten Stern mit einer Scheibe um ihn herum (ein "Vampir"-Be-Stern; Vordergrund) und einem B-Typ-Stern, der seine Atmosphäre verloren hat (Hintergrund). Bildnachweis: ESO/L. Calçada.

Aber nun haben die Wissenschaftler durch die Analyse von Daten der Gaia-Satelliten der Europäischen Weltraumorganisation Hinweise gefunden, dass diese Sterne tatsächlich in Dreifachsystemen existieren - mit drei Körpern, die miteinander interagieren, anstatt nur zwei.

Herr Dodd fügte hinzu: "Wir haben die Bewegung der Sterne am Nachthimmel über längere Zeiträume wie 10 Jahre und kürzere Zeiträume von etwa sechs Monaten beobachtet. Wenn ein Stern in einer geraden Linie bewegt, wissen wir, dass es nur einen Stern gibt, aber wenn es mehr als einen gibt, werden wir eine leichte Wackelbewegung oder im besten Fall eine Spirale sehen.

"Wir haben dies auf die beiden Gruppen von Sternen angewendet, auf die wir schauen - die B-Sterne und die Be-Sterne - und was wir verwirrenderweise gefunden haben, ist, dass es zunächst so aussieht, als hätten die Be-Sterne eine geringere Rate an Begleitern als die B-Sterne. Das ist interessant, weil wir erwarten würden, dass sie eine höhere Rate haben."

Allerdings sagte Hauptermittler Prof. Oudmaijer: "Dass wir sie nicht sehen, könnte daran liegen, dass sie jetzt zu schwach sind, um entdeckt zu werden."

Dann untersuchten die Forscher einen anderen Datensatz, um nach Begleitsternen zu suchen, die weiter entfernt sind, und stellten fest, dass bei diesen größeren Abständen die Rate der Begleitsterne zwischen den B- und Be-Sternen sehr ähnlich ist.

Daraus konnten sie ableiten, dass in vielen Fällen ein dritter Stern ins Spiel kommt, der den Begleiter näher an den Be-Stern bringt - nahe genug, dass Masse von einem zum anderen übertragen und die charakteristische Scheibe des Be-Sterns gebildet werden kann. Dies könnte auch erklären, warum wir diese Begleiter nicht mehr sehen; sie sind zu klein und zu schwach geworden, um nachdem der "Vampir"-Be-Stern so viel von ihrer Masse aufgesogen hat, entdeckt zu werden.

Die Entdeckung könnte enorme Auswirkungen auf andere Bereiche der Astronomie haben - einschließlich unseres Verständnisses von Schwarzen Löchern, Neutronensternen und Quellen von Gravitationswellen.

Prof. Oudmaijer sagte: "Im Moment findet eine Revolution in der Physik statt, was Gravitationswellen betrifft. Wir beobachten diese Gravitationswellen erst seit wenigen Jahren, und sie wurden auf das Verschmelzen von Schwarzen Löchern zurückgeführt.'We know that these enigmatic objects—black holes and neutron stars—exist, but we don't know much about the stars that would become them. Our findings provide a clue to understanding these gravitational wave sources.'

He added, 'Over the last decade or so, astronomers have found that binarity is an incredibly important element in stellar evolution. We are now moving more towards the idea it is even more complex than that and that triple stars need to be considered.'

'Indeed,' Oudmaijer said, 'triples have become the new binaries.'

Journal information: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society , arXiv

Provided by University of Leeds