Bei der 244. Treffen der American Astronomical Society (AAS) haben Forscher Erkenntnisse aus einem bahnbrechenden Programm mit hoher Winkelauflösung vorgestellt, das neues Licht auf den Prozess der Planetenentstehung in zirkumstellaren Scheiben um junge Sterne in Doppelsternsystemen wirft.
Die Studie nutzt die beispiellosen Fähigkeiten des Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) und der komponentenaufgelösten Nahinfrarot-Spektroskopie am 10-Meter-Teleskop Keck II und bietet ein bahnbrechendes Verständnis der Bedingungen, die die Planetenbildung fördern oder hemmen.
Ursprüngliche Scheiben aus Gas und Staub um junge Sterne gelten seit langem als Orte der Planetenentstehung. Die Bedingungen, die eine für die Planetenentstehung ausreichende Lebensdauer der Scheiben gewährleisten, und die Auslöser, die zu ihrer frühen Auflösung der Scheiben führen, sind jedoch noch immer unklar. Zirkumstellare Scheiben in Doppelsternsystemen vor der Hauptreihenphase bieten ein einzigartiges und ideales Labor zur Erforschung dieser Fragen.
Durch die Analyse von Scheibeneigenschaften – wie Größe, Unterstruktur und Neigung – in Bezug auf Sterneigenschaften wie Rotationsgeschwindigkeit und Magnetfeldstärke beginnen Forscher, das komplexe Zusammenspiel zu entschlüsseln, das diese Sternumgebungen bestimmt. Doppel- und Mehrfachsternsysteme sind äußerst häufig, was die Bedeutung ihrer Untersuchung unterstreicht.
Diese innovative Forschung kombiniert Millimeterabbildungen zirkumstellarer Scheiben mit ALMA und hochauflösende Spektroskopie junger Sterne mit Keck und dem NIRSPEC-Spektrometer. Durch die Konzentration auf Doppelsterne mit relativ genau bestimmten Umlaufbahnen kann das Team die Bahnparameter kontrollieren und wichtige Zusammenhänge zwischen den Eigenschaften zirkumstellarer Scheiben und ihrer Muttersterne hervorheben.
Die detaillierte Untersuchung des Doppelsternsystems DF Tau – Quasi-Zwillingssterne mit einem durchschnittlichen Abstand von 14 Astronomischen Einheiten (1 AE entspricht der Entfernung zwischen Erde und Sonne) in einer langgestreckten Umlaufbahn – bringt kühlen Staub in zwei von ALMA entdeckten zirkumstellaren Scheiben zum Vorschein.
Eine Scheibe ist magnetisch an ihren Zentralstern gebunden und akkumuliert aktiv Material auf den Stern, während der innere Bereich der anderen Scheibe erodiert und von ihrem schnell rotierenden Zentralstern abgekoppelt zu sein scheint, was auf eine mögliche Verbindung zwischen Sternrotation, magnetischer Scheibenbindung und früher Scheibenauflösung hindeutet. Fehlausrichtungen zwischen DF Taus Umlaufbahn, zirkumstellaren Scheiben und Sternneigungen können die Scheibenentwicklung beeinflussen.
Im Gegensatz dazu zeigt ein anderer junger Zwillingsstern, FO Tau, ein 22 AE großer Doppelstern in einer eher kreisförmigen Umlaufbahn, von ALMA entdeckte Scheiben, die gut auf die Umlaufbahn des Doppelsterns ausgerichtet sind. Beide Komponenten weisen moderate Rotationsgeschwindigkeiten auf und scheinen magnetisch an ihre Scheiben gebunden zu sein. Diese Beobachtungen zeigen ein ähnliches Verhalten sowohl bei Scheiben als auch bei Sternen und bieten neue Einblicke in die Dynamik der Lebensdauer und Auflösung von Scheiben.
Beobachtungen mit hoher Winkelauflösung von ALMA haben komplizierte Scheibenunterstrukturen gezeigt, darunter Spiralmuster, Lücken und Ringformationen um einzelne Sterne und weite Doppelstern-Begleiter. Obwohl die Scheibenunterstrukturen in DF Tau und FO Tau noch nicht aufgelöst sind, stellt die Fähigkeit, die Eigenschaften der gesamten Scheibe in engen Doppelsternsystemen zu bestimmen, einen bedeutenden Fortschritt in unserem Verständnis der Planetenentstehungsumgebungen dar.
Diese Forschung stellt einen einzigartigen Fortschritt auf dem Gebiet der Astronomie dar. Die gewonnenen Erkenntnisse tragen nicht nur zum Verständnis der Dynamik zirkumstellarer Scheiben bei, sondern ebnen auch den Weg für zukünftige Entdeckungen der Mechanismen der Planetenentstehung.