Neues Dreifachsternsystem stellt Rekord für kürzeste Umlaufzeit auf

Professionelle und Amateurastronomen haben mithilfe künstlicher Intelligenz eine bahnbrechende Entdeckung gemacht und ein einzigartiges Dreifachsternsystem namens TIC 290061484 identifiziert. Dieses Sterntrio wurde durch kosmische „Blitzlichter“ entdeckt, die vom Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) der NASA beobachtet wurden.

TIC 290061484 weist ein Paar Zwillingssterne auf, die sich alle 1,8 Tage umkreisen, sowie einen dritten Stern, der das Duo in nur 25 Tagen umkreist. Dieser bemerkenswerte Befund bricht den bisherigen Rekord für die kürzeste äußere Umlaufzeit in solchen Systemen, der 1956 aufgestellt wurde, als ein dritter Stern ein inneres Paar in 33 Tagen umkreiste.

„Dank der kompakten Edge-on-Konfiguration des Systems können wir die Umlaufbahnen, Massen, Größen und Temperaturen seiner Sterne messen“, sagte Veselin Kostov, Forscher am Goddard Space Flight Center der NASA in Greenbelt, Maryland das SETI-Institut in Mountain View, Kalifornien. „Und wir können untersuchen, wie sich das System gebildet hat, und vorhersagen, wie es sich weiterentwickeln könnte.“

A PapierUnter der Leitung von Kostov wurde eine Beschreibung der Ergebnisse veröffentlicht Das Astrophysikalische Journal 2. Okt.

Flackern im Sternenlicht half dabei, das enge Trio zu erkennen, das sich im Sternbild Schwan befindet. Aus unserer Sicht ist das System nahezu flach. Das bedeutet, dass sich die Sterne jeweils direkt voreinander kreuzen oder sich gegenseitig verdunkeln, während sie umkreisen. Wenn das passiert, blockiert der nähere Stern einen Teil des Lichts des weiter entfernten Sterns.

Mithilfe von maschinellem Lernen haben Wissenschaftler riesige Mengen an Sternenlichtdaten von TESS gefiltert, um Verdunkelungsmuster zu identifizieren, die Finsternisse offenbaren. Anschließend filterte ein kleines Team von Bürgerwissenschaftlern weiter und stützte sich dabei auf jahrelange Erfahrung und informelle Schulungen, um besonders interessante Fälle zu finden.

Diese Amateurastronomen, die Mitautoren der neuen Studie sind, trafen sich als Teilnehmer eines Online-Citizen-Science-Projekts namens Planet Hunters, das von 2010 bis 2013 aktiv war. Die Freiwilligen schlossen sich später mit professionellen Astronomen zusammen, um eine neue Zusammenarbeit namens „Planet Hunters“ zu gründen Visual Survey Group, die seit über einem Jahrzehnt aktiv ist.

„Wir suchen hauptsächlich nach Signaturen kompakter Mehrsternsysteme, ungewöhnlich pulsierender Sterne in Doppelsternsystemen und seltsamen Objekten“, sagte Saul Rappaport, emeritierter Professor für Physik am MIT in Cambridge. Rappaport war Co-Autor des Artikels und leitete mehr als ein Jahrzehnt lang die Visual Survey Group. „Es ist spannend, ein System wie dieses zu identifizieren, weil es selten vorkommt, aber möglicherweise häufiger vorkommt, als die aktuellen Zahlen vermuten lassen.“ Viele weitere sind wahrscheinlich in unserer Galaxie zu finden und warten darauf, entdeckt zu werden.

Wissenschaftler gehen davon aus, dass die Sterne im neu entdeckten System zum Teil in nahezu derselben Ebene umkreisen, obwohl sie trotz ihrer engen Konfiguration wahrscheinlich sehr stabil sind (die Umlaufbahnen des Trios passen in einen kleineren Bereich als die Umlaufbahn von Merkur um die Sonne). Die Schwerkraft jedes Sterns stört die anderen nicht allzu sehr, wie dies der Fall wäre, wenn ihre Umlaufbahnen in verschiedene Richtungen geneigt wären.

Aber während ihre Umlaufbahnen wahrscheinlich über Millionen von Jahren stabil bleiben werden, „lebt hier niemand“, sagte Rappaport. „Wir gehen davon aus, dass sich die Sterne gemeinsam aus demselben Wachstumsprozess gebildet haben, der verhindert hätte, dass sich Planeten in unmittelbarer Nähe um einen der Sterne gebildet hätten.“ Die Ausnahme könnte ein entfernter Planet sein, der die drei Sterne umkreist, als wären sie eins.

Wenn die inneren Sterne altern, werden sie sich ausdehnen und schließlich verschmelzen, was in etwa 20 bis 40 Millionen Jahren eine Supernova-Explosion auslöst.

In der Zwischenzeit sind Astronomen auf der Suche nach Dreifachsternen mit noch kürzeren Umlaufbahnen. Das ist mit der aktuellen Technologie schwer zu bewerkstelligen, aber ein neues Werkzeug ist auf dem Weg.

Bilder des kommenden NASA-Weltraumteleskops Nancy Grace werden viel detaillierter sein als die von TESS. Derselbe Bereich des Himmels, der von einem einzigen TESS-Pixel abgedeckt wird, passt auf mehr als 36.000 römische Pixel. Und während TESS einen weiten, flachen Blick auf den gesamten Himmel warf, wird Roman tief in das Herz unserer Galaxie vordringen, wo sich die Sterne drängen, und eine Kernprobe liefern, anstatt die gesamte Oberfläche zu überfliegen.

„Wir wissen nicht viel über viele Sterne im Zentrum der Galaxie, außer den hellsten“, sagte Brian Powell, Co-Autor und Datenwissenschaftler bei Goddard. „Romans hochauflösende Ansicht wird uns helfen, das Licht von Sternen zu messen, die normalerweise ineinander verschwimmen, und uns so den bisher besten Einblick in die Natur der Sternensysteme in unserer Galaxie bieten.“

Und da Roman im Rahmen einer seiner Hauptuntersuchungen das Licht von Hunderten Millionen Sternen überwachen wird, wird es Astronomen dabei helfen, weitere Dreifachsternsysteme zu finden, in denen sich alle Sterne gegenseitig verdunkeln.

„Wir sind neugierig, warum wir solche Sternsysteme mit noch kürzeren äußeren Umlaufzeiten nicht gefunden haben“, sagte Powell. „Roman sollte uns helfen, sie zu finden und uns näher daran bringen, herauszufinden, wo ihre Grenzen liegen könnten.“

Roman konnte auch verfinsternde Sterne finden, die in noch größeren Gruppen zusammengebunden waren – ein halbes Dutzend oder vielleicht noch mehr, die sich gegenseitig umkreisten wie Bienen, die um einen Bienenstock schwirren.

„Bevor Wissenschaftler dreifach verdunkelnde Dreifachsternsysteme entdeckten, hatten wir nicht damit gerechnet, dass sie da draußen wären“, sagte Co-Autor Tamás Borkovits, ein leitender Forschungsmitarbeiter am Baja-Observatorium der Universität Szeged in Ungarn. „Aber nachdem wir sie gefunden hatten, dachten wir: Warum nicht? Auch Roman könnte noch nie dagewesene Kategorien von Systemen und Objekten enthüllen, die Astronomen überraschen werden.“