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EXTRASOLARE PLANETEN
Doppelsterne machen es Planeten schwer
Redaktion / idw / Pressemitteilung der Friedrich-Schiller-Universität Jena
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13. November 2019

Können Planeten ohne Weiteres auch in Mehrfachsternsystemen entstehen? Dieser Frage ging ein Astronom nun auf besondere Weise nach: Mithilfe von Daten des Astrometriesatelliten Gaia suchte er 1300 bekannte Planetenmuttersterne nach eventuellen Begleitsternen ab. Dabei zeigte sich, dass nur etwa 15 Prozent dieser Sterne mindestens einen Begleitstern haben.

Proxima Centauri b

Auch der nächstgelegene Exoplanet Proxima Centauri b befindet sich in einem Mehrfachsternsystem. So wie in dieser künstlerischen Darstellung könnte das Dreifachsternsystem Alpha Centauri von der Planetenoberfläche betrachtet aussehen. Bild: ESO/M. Kornmesser  [Großansicht]

Ist unsere Erde der einzige bewohnte Planet im Universum? Oder gibt es irgendwo da draußen vielleicht noch weitere lebensfreundliche Orte – und wenn ja, wie könnten sie aussehen? Um diese fundamentalen Fragen zu beantworten, suchen Wissenschaftler den Himmel nach Exoplaneten ab – fernen Welten, die außerhalb unseres Sonnensystems um andere Sterne kreisen. Über 4000 Exoplaneten sind bisher bekannt, die meisten im Orbit um Einzelsterne wie unsere Sonne.

Nun sind vom Jenaer Astrophysiker Dr. Markus Mugrauer zahlreiche neue Mehrfachsternsysteme entdeckt und charakterisiert worden, in denen Exoplaneten vorkommen. Die Funde bestätigen Annahmen, wonach das Vorhandensein mehrerer Sterne den Entstehungs- und Entwicklungsprozess von Planeten beeinflusst. "Mehrfachsternsysteme kommen in unserer Milchstraße sehr häufig vor", erklärt Mugrauer. "Wenn solche Systeme Planeten besitzen, so sind sie für die Astrophysik von besonderem Interesse, weil sich die Planetensysteme darin fundamental von unserem Sonnensystem unterscheiden können."

Um mehr über diese Unterschiede zu erfahren, suchte der Jenaer Astrophysiker mehr als 1300 bekannte Sterne, bei denen Exoplaneten gefunden wurden, nach Begleitsternen ab. Dabei griff er auf die präzisen Beobachtungsdaten des Weltraumteleskops Gaia zurück, das von der Europäischen Weltraumagentur ESA betrieben wird. Auf diese Weise gelang es ihm, bei Planetenmuttersternen mit bis zu 1600 Lichtjahren Abstand zur Sonne insgesamt rund 200 Begleitsterne nachzuweisen.

Mithilfe der Daten konnte Mugrauer die entdeckten Begleitsterne und ihre Systeme zudem näher beschreiben: Es existieren sowohl enge Systeme mit Abständen von nur 20 Astronomischen Einheiten (AE) – was in unserem Sonnensystem in etwa der Distanz zwischen Sonne und Uranus entspricht – als auch Systeme, deren Sterne über 9000 AE voneinander entfernt liegen.

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Unterschiedlich beschaffen sind die Begleitsterne auch hinsichtlich ihrer Massen, Temperaturen und Entwicklungsstadien. Die schwersten von ihnen wiegen das 1,4-fache unserer Sonne, die leichtesten verfügen hingegen nur über acht Prozent der Sonnenmasse. Bei den meisten Begleitsternen handelt es sich um massearme, kühle und schwach rötlich leuchtende Zwergsterne. Unter den leuchtschwachen Objekten wurden aber auch acht Weiße Zwerge identifiziert. Als Weißen Zwerg bezeichnet man den ausgebrannten Kern eines sonnenähnlichen Sterns, der zwar nur ungefähr so groß wie unsere Erde, dafür aber halb so schwer ist wie unsere Sonne. Diese Beobachtungen zeigen, dass Exoplaneten die finale Entwicklungsphase eines nahen sonnenähnlichen Sterns durchaus überleben können.

Bei der Mehrzahl der in der Studie nachgewiesenen Sternsysteme mit Exoplaneten handelt es sich um Doppelsterne. Es konnten aber auch rund zwei Dutzend hierarchische Dreifachstern- und sogar ein Vierfachsternsystem detektiert werden. Im untersuchten Abstandsbereich zwischen ca. 20 und 10.000 AE verfügen insgesamt 15 Prozent der untersuchten Sterne über mindestens einen Begleitstern. Diese Häufigkeit ist nur etwa halb so groß, wie sie bei sonnenähnlichen Sternen im Allgemeinen erwartet wird. Zudem weisen die detektierten Begleitsterne einen ca. fünfmal größeren Abstand auf als gewöhnliche Systeme.

"Beides zusammen könnte darauf hinweisen, dass der Einfluss mehrerer Sterne in einem Sternsystem den Entstehungsprozess von Planeten sowie die weitere Entwicklung ihrer Umlaufbahnen stört", so Mugrauer. Ursache dafür sei zunächst die gravitative Wechselwirkung der Begleitsterne auf die Gas- und Staubscheiben, in denen Planeten entstehen. Später stören dann die Begleitsterne durch ihr Schwerefeld die Bewegung der Planeten um ihre Muttersterne herum.

Mugrauer möchte das Projekt fortführen. Auch künftig soll die sogenannte Multiplizität neu entdeckter Planetenmuttersterne mit den Daten der Gaia-Mission untersucht und detektierte Begleitsterne genau charakterisiert werden. "Zudem werden wir die Resultate mit den Ergebnissen einer internationalen Beobachtungskampagne kombinieren, die wir aktuell zum selben Thema am Paranal-Observatorium der Europäischen Südsternwarte in Chile durchführen", ergänzt er. "Damit können wir dann den genauen Einfluss der stellaren Multiplizität auf die Entstehung und Entwicklung von Planeten untersuchen."

Die Studie ist jetzt im Fachmagazin Monthly Notices of the Royal Astronomical Society erschienen. 

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siehe auch
ALMA: Planetenentstehung um Doppelstern - 15. Februar 2016
Computersimulation: Wie Planeten mit zwei Sonnen entstehen - 4. Februar 2014
Kepler-47: Zwei Planeten um zwei Sonnen - 29. August 2012
Kepler: Ein Planet mit zwei Sonnen - 15. September 2011
Extrasolare Planeten: Planeten mit vier Sonnen? - 26. Juli 2007
Extrasolare Planeten: Planet der drei Sonnen - 18. Juli 2005
Extrasolare Planeten: Gasplanet um Doppelstern? - 4. November 1999
Ferne Welten - die Suche nach extrasolaren Planeten und außerirdischem Leben bei astronews.com
Links im WWW
Fachartikel in den Monthly Notices of the Royal Astronomical Society
Friedrich-Schiller-Universität Jena
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