Der Beginn der Geburt von Planeten in einem Doppelsternsystem beobachtet

Astronomen haben Urmaterial, das möglicherweise drei Planetensysteme um einen Doppelstern hervorbringt, in beispielloser Detailtreue beobachtet.

Eine internationale Gruppe von Wissenschaftlern hat drei Jahrzehnte an Studien zusammengeführt und ein Paar Sterne beobachtet, die sich gegenseitig umkreisen, um zu enthüllen, dass diese Sterne von Scheiben aus Gas und Staub umgeben sind. Heute veröffentlichte Forschungsergebnisse in Das Astrophysikalische Journalzeigt, dass das Material in den neu entdeckten Scheiben die Anfänge neuer Planetensysteme sein könnte, die in Zukunft die Doppelsterne umkreisen.

Mit dem Very Large Array (VLA) und dem Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array (ALMA) hat die wissenschaftliche Gruppe den noch in der Embryonalphase befindlichen Doppelstern SVS 13 untersucht. Diese Arbeit hat die bisher beste verfügbare Beschreibung einer binären Systemformation geliefert.

Modelle der Planetenentstehung deuten darauf hin, dass Planeten durch die langsame Ansammlung von Eis- und Staubpartikeln in protoplanetaren Scheiben um entstehende Sterne entstehen. Üblicherweise berücksichtigen diese Modelle nur einzelne Sterne, wie zB die Sonne. Die meisten Sterne bilden jedoch Doppelsysteme, in denen sich zwei Sterne um ein gemeinsames Zentrum drehen. Es ist noch sehr wenig darüber bekannt, wie Planeten um diese wichtigen Zwillingssternsysteme herum entstehen, bei denen die gravitative Wechselwirkung zwischen den beiden Sternen eine wesentliche Rolle spielt.

„Unsere Ergebnisse haben gezeigt, dass jeder Stern von einer Scheibe aus Gas und Staub umgeben ist und dass sich zusätzlich eine größere Scheibe um beide Sterne bildet“, sagt Ana Karla Díaz-Rodríguez, Forscherin am IAA-CSIC und im Vereinigten Königreich ALMA Regional Centre (UK-ARC) an der University of Manchester, das die Arbeit leitet.

„Diese äußere Scheibe zeigt eine spiralförmige Struktur, die Materie in die einzelnen Scheiben einspeist, und in allen könnten sich in Zukunft Planetensysteme bilden. Dies ist ein klarer Beweis für das Vorhandensein von Scheiben um beide Sterne und die Existenz einer gemeinsamen Scheibe darin ein binäres System.“

Das Doppelsternsystem SVS 13, bestehend aus zwei Sternembryos mit einer Gesamtmasse ähnlich der der Sonne, ist uns relativ nahe, etwa 980 Lichtjahre entfernt in der Perseus-Molekülwolke, was seine detaillierte Untersuchung ermöglicht. Die beiden Sterne im System sind sehr nahe beieinander, mit einem Abstand von nur etwa dem Neunzigfachen des Abstands zwischen Erde und Sonne.

Die Arbeit hat es ermöglicht, die Zusammensetzung von Gas, Staub und ionisierter Materie im System zu untersuchen. Darüber hinaus wurden um beide Protosterne fast dreißig verschiedene Moleküle identifiziert, darunter dreizehn komplexe organische Moleküle, Vorläufer des Lebens (sieben davon wurden zum ersten Mal in diesem System entdeckt). „Das bedeutet, wenn sich um diese beiden Sonnen Planeten zu bilden beginnen, werden die Bausteine ​​des Lebens dort sein“, sagt Ana Karla Díaz-Rodríguez (IAA-CSIC / UK-ARC).

Das wissenschaftliche Team hat die vom VLA über dreißig Jahre gesammelten Beobachtungen von SVS 13 zusammen mit neuen Daten von ALMA verwendet und die Bewegung beider Sterne über diesen Zeitraum verfolgt, was es ermöglicht hat, ihre Umlaufbahn sowie die zu verfolgen Geometrie und Orientierung des Systems sowie viele fundamentale Parameter wie die Masse der Protosterne, die Masse der Scheiben und ihre Temperatur. Gary Fuller von der University of Manchester, ein Mitarbeiter des Projekts, sagt: „Diese Arbeit zeigt, wie sorgfältige, systematische Studien junger Sterne einen bemerkenswert detaillierten Überblick über ihre Struktur und Eigenschaften liefern können.“

„Auf der IAA haben wir vor 25 Jahren begonnen, dieses System zu untersuchen. Wir waren überrascht, als wir entdeckten, dass SVS 13 ein Radio-Doppelstern war, weil nur ein Stern im optischen sichtbar ist. Normalerweise werden Sternenembryos im Radio entdeckt, aber sie erst am Ende des Schwangerschaftsprozesses sichtbar werden. Es war sehr seltsam, ein Paar Zwillingssterne zu entdecken, bei denen sich einer von ihnen viel schneller entwickelt zu haben schien als der andere. Wir haben mehrere Experimente entworfen, um mehr Details zu erhalten und herauszufinden, ob in In einem solchen Fall könnte jeder der Sterne Planeten bilden. Jetzt haben wir gesehen, dass beide Sterne sehr jung sind und dass beide Planeten bilden können“, sagt Guillem Anglada, ein Forscher am Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC). Koordination des Studiums der SVS 13.

SVS 13 hat in der wissenschaftlichen Literatur viele Diskussionen ausgelöst, da einige Studien es als extrem jung und andere als in einem späteren Stadium betrachten. Diese neue Studie, wahrscheinlich die vollständigste Studie eines Doppelsternsystems in Formation, wirft nicht nur Licht auf die Natur der beiden Protosterne und ihrer Umgebung, sondern liefert auch entscheidende Parameter zum Testen numerischer Simulationen der frühen Stadien von Doppel- und Mehrfachsystemen Formation.