ALMA beobachtet das binäre Sternensystem mit verrückten Scheiben

Wenn es um Exoplaneten geht, haben wir eine Reihe von Extremen entdeckt – fremde Welten, die eher wie Science-Fiction als wie Realität erscheinen. Starke Gravitationsstörungen der beiden Sterne können einen Planeten leicht zu Staub zermahlen, geschweige denn verhindern, dass er sich überhaupt bildet.

Eine neue Studie hat ein auffälliges Paar wild falsch ausgerichteter planetenbildender Scheiben im jungen Doppelsternsystem HK Tau entdeckt. Es ist das klarste Bild, das jemals von protoplanetaren Scheiben um einen Doppelstern gemacht wurde, das Licht auf die Geburt und die mögliche Umlaufbahn der Planeten in einem Mehrsternsystem wirft.

Das "Atacama Large Millimeter / Submillimeter Array (ALMA) hat uns einen beispiellosen Blick auf einen Hauptstern und seinen binären Begleiter mit gegenseitig falsch ausgerichteten protoplanetaren Scheiben gegeben", sagte Eric Jensen vom Swarthmore College in einer Pressemitteilung. "Tatsächlich sehen wir möglicherweise die Bildung eines Sonnensystems, das sich möglicherweise nie niederlässt."

Die beiden Sterne im System – etwa 450 Lichtjahre entfernt im Sternbild Stier – sind weniger als vier Millionen Jahre alt und etwa 58 Milliarden Kilometer oder das 13-fache der Entfernung von Neptun von der Sonne voneinander entfernt.

Dank der hohen Empfindlichkeit und der beispiellosen Auflösung von ALMA konnten Jensen und Kollegen die Rotation der beiden protoplanetaren Scheiben von HK Tau vollständig auflösen.

„Es ist einfacher, ausgebreitetes Gas und Staub zu beobachten, weil es eine größere Oberfläche hat – genauso wie es schwierig sein kann, ein kleines Stück Kreide aus der Ferne zu sehen, aber wenn Sie die Kreide zermahlen und die Wolke verteilen Von Kreidestaub konnte man ihn aus größerer Entfernung sehen “, sagte Jensen gegenüber dem Space Magazine.

Das Kohlenmonoxidgas umkreist beide Sterne in zwei breiten Bändern, die sich deutlich drehen – die Seite, die sich von uns weg dreht, ist rot verschoben, während die Seite, die sich zu uns dreht, blau verschoben ist.

"Was wir in diesem binären System finden, ist, dass die beiden umlaufenden Scheiben sehr unterschiedlich voneinander ausgerichtet sind, mit einem Winkel von etwa 60 oder 70 Grad zwischen ihren Umlaufebenen", sagte Jensen gegenüber dem Space Magazine. Da die Festplatten so falsch ausgerichtet sind, ist klar, dass mindestens eine auch nicht mit der Umlaufbahn ihrer Wirtssterne synchron ist.

"Diese deutliche Fehlausrichtung hat uns einen bemerkenswerten Blick auf ein junges Doppelsternsystem gegeben", sagte die Koautorin Rachel Akeson vom NASA Exoplanet Science Institute am California Institute of Technology. "Obwohl es zuvor Hinweise darauf gab, dass es diese Art von falsch ausgerichtetem System gibt, ist dies das sauberste und auffälligste Beispiel."

Sterne und Planeten bilden sich aus riesigen Staub- und Gaswolken. Kleine Taschen in diesen Wolken fallen unter der Schwerkraft zusammen. Wenn die Tasche jedoch schrumpft, dreht sie sich schnell, wobei sich der äußere Bereich zu einer turbulenten Scheibe abflacht. Schließlich wird die zentrale Tasche so heiß und dicht, dass sie – bei der Geburt eines Sterns – die Kernfusion entzündet, während die äußere Scheibe – jetzt die protoplanetare Scheibe – beginnt, Planeten zu bilden.

Trotz der Bildung aus einer flachen, regelmäßigen Scheibe können Planeten in hochexzentrischen Bahnen enden und möglicherweise falsch zum Äquator des Sterns ausgerichtet sein. Eine wahrscheinliche Erklärung ist, dass ein binärer Begleitstern sie beeinflusst – aber nur, wenn seine Umlaufbahn anfänglich falsch mit den Planeten ausgerichtet ist.

"Da diese Scheiben falsch mit der binären Umlaufbahn ausgerichtet sind, werden auch die Umlaufbahnen aller Planeten, die sie bilden, falsch ausgerichtet sein", sagte Jensen gegenüber dem Space Magazine. "Auf lange Sicht wird der binäre Begleiter diese Planetenbahnen beeinflussen, wodurch sie schwingen und dazu neigen, sich mehr an die binäre Umlaufbahn anzupassen und gleichzeitig exzentrischer zu werden."

Mit Blick auf die Zukunft wollen die Forscher feststellen, ob diese Art von System typisch ist oder nicht. Wenn dies der Fall ist, können Gezeitenkräfte von Begleitsternen leicht die Umlaufbahn-Eigenschaften erklären, die die vorliegende Stichprobe von Exoplaneten von den Planeten unseres eigenen Sonnensystems unterscheiden.

Die Ergebnisse werden am 31. Juli 2014 in Nature veröffentlicht.

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