Wissenschaft

Wenn zwei Sterne zusammen umkreisen

Da unser Sonnensystem  einen einzigen  Stern  im Herzen hat, ist es logisch anzunehmen, dass sich alle Sterne unabhängig voneinander bilden und die Galaxie alleine bereisen. Es stellt sich jedoch heraus, dass etwa ein Drittel (oder möglicherweise sogar mehr) aller Sterne in unserer Galaxie (und in anderen Galaxien) in Mehrsternsystemen existieren. Es kann zwei Sterne (als binär bezeichnet), drei Sterne oder sogar mehr geben.

 

Die Mechanik eines Binärsterns

Binärdateien (zwei Sterne, die um einen gemeinsamen Massenschwerpunkt kreisen) sind am Himmel sehr verbreitet. Der größere der beiden Sterne in einem solchen System wird als Primärstern bezeichnet, während der kleinere als Begleiter oder Sekundärstern bezeichnet wird. Eine der bekanntesten Binärdateien am Himmel ist der helle Stern Sirius, der einen sehr schwachen Begleiter hat. Ein weiterer Favorit ist Albireo, Teil des Sternbildes Cygnus, der Schwan. Beide sind leicht zu erkennen, erfordern jedoch ein Teleskop oder ein Fernglas, um die Komponenten jedes Binärsystems zu sehen.

Der Begriff Doppelsternsystem sollte nicht mit dem Begriff Doppelstern verwechselt werden . Solche Systeme werden normalerweise als zwei Sterne definiert, die zu interagieren scheinen, aber tatsächlich sehr weit voneinander entfernt sind und keine physische Verbindung haben. Es kann verwirrend sein, sie auseinander zu halten, besonders aus der Ferne.

Es kann auch ziemlich schwierig sein, die einzelnen Sterne eines binären Systems zu identifizieren, da einer oder beide Sterne nicht optisch sein können  (mit anderen Worten, im sichtbaren Licht nicht besonders hell). Wenn solche Systeme gefunden werden, fallen sie normalerweise in eine von vier folgenden Kategorien.

 

Visuelle Binärdateien

Wie der Name schon sagt, sind visuelle Binärdateien Systeme, in denen die Sterne einzeln identifiziert werden können. Interessanterweise müssen dazu die Sterne „nicht zu hell“ sein. (Natürlich ist die Entfernung zu den Objekten auch ein entscheidender Faktor, ob sie einzeln aufgelöst werden oder nicht.) Wenn einer der Sterne eine hohe Leuchtkraft aufweist, übertönt seine Helligkeit die Sicht des Begleiters. Das macht es schwer zu sehen. Visuelle Binärdateien werden mit Teleskopen oder manchmal mit Ferngläsern erkannt.

In vielen Fällen können andere Binärdateien, wie die unten aufgeführten, als visuelle Binärdateien bestimmt werden, wenn sie mit ausreichend leistungsfähigen Instrumenten beobachtet werden. Daher wächst die Liste der Systeme in dieser Klasse kontinuierlich, da mit leistungsstärkeren Teleskopen mehr Beobachtungen gemacht werden.

 

Spektroskopische Binärdateien

Die Spektroskopie ist ein mächtiges Werkzeug in der Astronomie. Es ermöglicht Astronomen, verschiedene Eigenschaften von Sternen zu bestimmen, indem sie ihr Licht bis ins kleinste Detail untersuchen. Im Fall von Binärdateien kann die Spektroskopie jedoch auch zeigen, dass ein Sternensystem tatsächlich aus zwei oder mehr Sternen bestehen kann.

Wie funktioniert das? Wenn sich zwei Sterne umkreisen, bewegen sie sich manchmal auf uns zu und von uns weg. Dies bewirkt , dass ihr Licht zu blauverschoben dann rotverschoben  wiederholt. Durch Messen der Häufigkeit dieser Verschiebungen können wir Informationen über ihre Umlaufbahnparameter berechnen .

Da spektroskopische Binärdateien oft sehr nahe beieinander liegen (so nahe, dass selbst ein gutes Teleskop sie nicht „aufteilen“ kann, sind sie selten auch visuelle Binärdateien. In den seltenen Fällen sind diese Systeme normalerweise sehr nahe an der Erde und haben sehr lange Zeiträume (je weiter sie voneinander entfernt sind, desto länger brauchen sie, um ihre gemeinsame Achse zu umkreisen). Nähe und lange Zeiträume erleichtern das Erkennen der Partner jedes Systems.

 

Astrometrische Binärdateien

Astrometrische Binärdateien sind Sterne, die sich unter dem Einfluss einer unsichtbaren Gravitationskraft in der Umlaufbahn zu befinden scheinen. Oft genug ist der zweite Stern eine sehr schwache Quelle elektromagnetischer Strahlung, entweder ein kleiner brauner Zwerg oder vielleicht ein sehr alter Neutronenstern, der sich unterhalb der Todeslinie gedreht hat.

Informationen über den „fehlenden Stern“ können durch Messen der Umlaufbahnmerkmale des optischen Sterns ermittelt werden. Die Methode zum Auffinden astrometrischer Binärdateien wird auch verwendet, um Exoplaneten ( Planeten außerhalb unseres Sonnensystems. zu finden, indem nach „Wackeln“ in einem Stern gesucht wird. Basierend auf dieser Bewegung können die Massen und Umlaufbahnen der Planeten bestimmt werden.

 

Binärdateien in den Schatten stellen

Bei der Verdunkelung von Binärsystemen befindet sich die Orbitalebene der Sterne direkt in unserer Sichtlinie. Daher passieren die Sterne einander, wenn sie umkreisen. Wenn der schwächere Stern vor dem helleren Stern vorbeizieht, tritt ein signifikanter „Abfall“ der beobachteten Helligkeit des Systems auf. Wenn sich der dunklere Stern dann hinter den anderen bewegt , tritt ein kleinerer, aber immer noch messbarer Helligkeitsabfall auf.

Basierend auf der Zeitskala und den Größen dieser Einbrüche können die Umlaufbahnmerkmale sowie Informationen über die relativen Größen und Massen der Sterne bestimmt werden.

Eclipsing-Binärdateien können auch gute Kandidaten für spektroskopische Binärdateien sein, aber wie diese Systeme werden sie selten oder nie als visuelle Binärsysteme befunden.

Binäre Sterne können Astronomen viel über ihre individuellen Systeme beibringen. Sie können auch Hinweise auf ihre Entstehung und die Bedingungen geben, unter denen sie geboren wurden, da im Geburtsnebel genügend Material vorhanden sein musste, damit sich beide bilden und nicht gegenseitig stören konnten . Außerdem gab es wahrscheinlich keine großen „Geschwistersterne“ in der Nähe, da diese das für die Bildung der Binärdateien benötigte Material „aufgefressen“ hätten. Die Wissenschaft der Binärdateien ist nach wie vor ein aktives Thema in der Astronomieforschung.

Bearbeitet und aktualisiert von Carolyn Collins Petersen.

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