Tanzen ist ein beliebter Zeitvertreib vieler Paare. Auf der Tanzfläche zu schwingen, die Gesetze der Physik zu nutzen, um sich im richtigen Moment zu drehen und hoffentlich nicht auf die Zehen zu treten, ist eine Kunst für sich. Dieselben physikalischen Gesetze, die Paare auf einer Tanzfläche regeln, regeln (bis zu einem gewissen Grad) auch den viel größeren Tanz stellarer Objekte. Und vor kurzem haben Astronomen begonnen, die Feinheiten zu verstehen, wie Doppelsterne miteinander tanzen – es stellt sich heraus, dass es nicht ganz so einfach ist wie Tango.
Wie bei vielen Tanzstilen sind zwei Sterne erforderlich, um zu beginnen. Doppelsternsysteme bilden sich normalerweise in Staub- und Gaswolken, die als . bekannt sind Sternenkindergärten . Manchmal bringen diese Kinderstuben massereiche Sterne zur Welt, die ungefähr achtmal so groß wie die Sonne sind. Normalerweise bilden diese massereichen neuen Sterne aus noch unbekannten Gründen einen kleineren Stern in ihrer stellaren Nachbarschaft, und die beiden paaren sich zu einem Doppelsternsystem.
Junge Doppelsterne. Bildnachweis: NASA
Über das ganze Universum verstreut, können diese Sternenkindergärten im Alter stark variieren. Das Team unter der Leitung von Dr. Maria Claudia Ramirez-Tannus von dem Max-Planck-Institut für Astronomie , fanden heraus, dass die Umlaufgeschwindigkeiten dieser Doppelsternsysteme basierend auf dem Alter der Kinderstube, aus der sie geboren wurden, deutlich zu variieren scheinen.
Daten, die diese Idee unterstützen, wurden von den Spektrographen der Sehr großes Teleskop , wo die Forscher Verschiebungen der Spektrallinien von Sternen nutzten, um ihre Radialgeschwindigkeit zu berechnen. Was diese Daten zeigten, ist, dass massereiche Doppelsterne in jüngeren Baumschulen eher eine langsamere Radialgeschwindigkeit zwischen den paarigen Sternen aufweisen als diejenigen, die aus älteren Baumschulen geboren wurden.
Die Forscher weisen darauf hin, dass die wahrscheinlichste Erklärung für die Unterschiede in der Radialgeschwindigkeit von einem allgemein verstandenen physikalischen Phänomen stammt – der Konversation von Drehimpuls . Dies besagt einfach, dass, wenn zwei Körper einander näher umkreisen, ihre Radialgeschwindigkeit zunimmt. Das Papier stellt auch fest, dass die gefundenen Ergebnisse zwar nicht nur auf dieses physikalische Gesetz zurückzuführen sind, es jedoch sicherlich eine Rolle spielt.
Es gibt zwei mögliche Erklärungen, die dazu führen könnten, dass die beiden Sterne ihre Umlaufbahn um einen anderen schnell verkleinern und dadurch ihre Radialgeschwindigkeit erhöhen. Das eine ist einfach auf Reibung zurückzuführen, während das andere auf die Einmischung eines anderen Tanzpartners zurückzuführen ist.
MAXI J1820+070 ist ein binäres Paar mit einem Schwarzen Loch und einem Stern. Das Schwarze Loch sendet relativistische Jets aus, und Chandra hat einen Film daraus gemacht. Bildquelle: Chandra X-Ray Observatory
Ein dritter Stern könnte die alltäglichere Bewegung der beiden Sterne in einem Doppelsternsystem stören, in einem ausgeklügelten Beispiel für die Drei-Körper-Problem . Die Gravitationsquelle dieses zusätzlichen Tanzpartners könnte die beiden Sterne des Doppelsternsystems in eine eher elliptische Bahn werfen, die schließlich zu einem viel kleineren Bahnradius degeneriert. In einigen Fällen wirft diese Interferenz den dritten Partner vollständig von der Tanzfläche und aus den Gravitationsfeldern der beiden verbleibenden Sterne, was es für Astronomen schwierig macht, zu sagen, ob er jemals dort war.
Das andere mögliche Erklärungsszenario ist etwas banaler und kann als nicht gut genug gewachste Tanzfläche angesehen werden. Reibung mit Gas und Staub, die in der stellaren Kinderstube verbleiben, kann dazu führen, dass sich der Bahnabstand der beiden Sterne in einem System dramatisch verringert und dadurch ihre Bahngeschwindigkeiten erhöht werden.
Die Ergebnisse dieser Studie weisen auf die Komplexität des Versuchs hin, nicht nur zu verstehen, wie sich Doppelsternsysteme im Verhältnis zueinander bewegen, sondern sogar, wie sie überhaupt damit begannen. So schwer es auch erscheinen mag, Ihrem Partner während des Sambas nicht auf die Füße zu treten, die Feinheiten der interstellaren Physik sind viel komplizierter.
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Leitbild: Illustrationen der beiden erklärten Szenarien. Bildnachweis: MPIA Grafikteam