Forscher haben die vom Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) gesammelten Daten analysiert und die Bewegung des jungen Doppelsternsystems XZ Tauri im Verlauf von drei Jahren abgebildet. Diese erste ALMA-Animation von Doppelsternen wirft neues Licht auf die Ursprünge von Doppelsternen und die Planeten, die sich um solche Systeme bilden.
“Diese Leistung wurde durch die hohe Auflösung und die zahlreichen Archivdaten von ALMA ermöglicht”, sagte Takanori Ichikawa, der Erstautor der Studie und frühere Doktorand an der Kagoshima University in Japan. “Diese Studie nutzte drei Jahre Beobachtungsdaten. Die Ergebnisse zeigen die Nützlichkeit einer neuen Forschungsmethode, die sich auf radioastronomische Animationen anstelle von konventionellen Bildern stützt. Ich hoffe, dass diese Methode in Zukunft helfen wird, verschiedene astronomische Phänomene aufzuklären.”
Die Sonne ist ein Einzelstern, aber das Universum ist voller Doppelsternsysteme, in denen sich zwei Sterne gegenseitig umkreisen. Während seiner Jugend ist jeder junge Stern in einem Doppelsternsystem von einer protoplanetaren Scheibe aus molekularem Gas und Staub umgeben. Man weiß, dass in dieser Scheibe die Entstehung von Planeten stattfindet. Es wurden bereits viele Planeten in Doppelsternsystemen entdeckt, aber wie diese Scheiben in den Doppelsternsystemen entstehen und wie die Planeten in diesen Systemen entstehen, ist noch ein Rätsel.
“Um die Entstehung von Planeten in Doppelsternsystemen zu untersuchen, ist die genaue Bestimmung der Orbitalbewegungen der beiden Sterne und der Neigung der einzelnen protoplanetaren Scheiben wichtig”, erklärte Prof. Shigehisa Takakuwa von der Kagoshima University.
Wissenschaftler haben zwei Entstehungsmechanismen für Doppelsternsysteme vorgeschlagen: Das Auseinanderbrechen einer einzelnen großen Gasscheibe und die Fragmentierung der größeren Molekülwolke aufgrund gewaltiger Turbulenzen. Im ersteren Fall vermuten Astronomen, dass der Orbit der Doppelsterne und die jeweiligen Scheiben auf derselben Ebene liegen sollten. In dem anderen Fall wird jedoch erwartet, dass die Orbitalebene der Doppelsterne und die Ebene der Scheiben voneinander abweichen. Das ist ein wichtiger Sachverhalt, der die endgültigen Umlaufbahnen der Planeten in Doppelsternsystemen beeinflussen wird.
Das Forschungsteam durchsuchte das ALMA-Datenarchiv und betrachtete die Daten des jungen Systems XZ Tauri aus den Jahren 2015, 2016 und 2017. Die Wissenschaftler analysierten die Daten sorgfältig und erstellten erstmals eine Animation der Orbitalbewegegungen der beiden Sterne. Sie zeigt, dass sich XZ Tau B während dieser drei Jahre um 3,4 Astronomische Einheiten (das 3,4-fache des Erdbahnradius) weiter um XZ Tau A bewegt hatte.
Das Team stellte die dreidimensionale Struktur des Orbits fest. Aus der Analyse des Doppler-Effekts und der Verteilung der Radiowellen, die aus den Scheiben um jeden Stern des Systems emittiert werden, leiteten die Forscher ab, dass diese Scheiben deutlich verschieden ausgerichtet sind und auch nicht in derselben Ebene liegen wie die Umlaufbahnen der Sterne.
Frühere Beobachtungen mit ALMA hatten bereits Beispiele für junge Doppelsterne gefunden, deren protoplanetarische Scheiben in Bezug zueinander geneigt sind. Dies ist jedoch das erste Mal, dass die Orbitalbewegungen eines Doppelsternsystems verfolgt wurden und zeigt, dass der Neigungswinkel anders ist als jener der protoplanetaren Scheiben. Diese Ergebnisse unterstützen die Theorie, dass das System XZ Tauri durch den Prozess der Fragmentierung einer Molekülwolke entstand.
“Das ist ein schönes Beispiel für die Nutzung des großen ALMA-Archivs”, sagte Takakuwa. “Das Archiv ebnet den Weg für junge Forscher, um sofort mit der Durchführung moderner Studien zu beginnen.” Das ist bei dieser Studie der Fall. “Ich fühle mich sehr geehrt, als Student zu einer solch interessanten Arbeit beitragen zu dürfen”, sagte Miyu Kido von der Kagoshima University. “Ich hoffe, diese Erfahrung in meiner eigenen zukünftigen Forschung zu nutzen.”
Die Ergebnisse wurden am 23. September 2021 von Takanori Ichikawa, et al. unter dem Titel “Misaligned Circumstellar Disks and Orbital Motion of the Young Binary XZ Tau” im Astrophysical Journal veröffentlicht.
(THK)
Antworten