Astronomen theoretisieren, dass unsere Sonne, als sie noch jung war, von einer Staub- und Gasscheibe umgeben war, aus der sich schließlich die Planeten bildeten. Es wird weiter theoretisiert, dass die Mehrheit der Sterne in unserem Universum zunächst auf diese Weise von einer „protoplanetaren Scheibe“ umgeben ist und dass diese Scheiben in etwa 30% der Fälle zu einem Planeten oder Planetensystem werden.
Normalerweise wird angenommen, dass diese Scheiben um das Äquatorband (auch bekannt als Ekliptik) eines Sterns oder Sternensystems kreisen. Neue Forschungen einer internationalen Gruppe von Wissenschaftlern haben jedoch das erste Beispiel eines binären Sternensystems entdeckt, bei dem die Ausrichtung umgedreht wurde und die Scheibe nun die Sterne um ihre Pole umkreist (senkrecht zur Ekliptik).
Für ihre Studie, die kürzlich in der Fachzeitschrift veröffentlicht wurde NaturDas Team verließ sich auf das Atacama Large Millimeter / Sub-Millimeter Array (ALMA), um hochauflösende Bilder von HD 98800 zu erhalten, einem Vierfachsternsystem, das etwa 146,4 Lichtjahre von der Erde entfernt ist. Innerhalb dieses Systems entdeckten sie ein inneres Binärpaar (HD 98800BaBb) zweier sonnenähnlicher Sterne, die von einer Scheibe in der Größe eines Asteroidengürtels umgeben waren.
Diese Entdeckung bestätigt etwas, das zuvor nur eine Theorie für Astronomen war, nämlich dass einige Trümmerscheiben eine polare Konfiguration haben könnten. In einer Pressemitteilung von Warwick sagte Dr. Grant M. Kennedy, ein Forschungsstipendiat der Royal Society University der University of Warwick und Hauptautor der Studie:
„Scheiben, die reich an Gas und Staub sind, sind um fast alle jungen Sterne herum zu sehen, und wir wissen, dass mindestens ein Drittel derjenigen, die einzelne Sterne umkreisen, Planeten bilden. Einige dieser Planeten sind am Ende falsch mit der Drehung des Sterns ausgerichtet, daher haben wir uns gefragt, ob für zirkumbinäre Planeten etwas Ähnliches möglich sein könnte. Eine Eigenart der Dynamik bedeutet, dass eine sogenannte polare Fehlausrichtung möglich sein sollte, aber bis jetzt hatten wir keine Hinweise auf falsch ausgerichtete Scheiben, in denen sich diese Planeten bilden könnten. “
Obwohl sie mit herkömmlicher Optik schwer zu beobachten sind, sind Trümmerscheiben aufgrund der gesamten Strahlung, die sie von ihren Elternsternen absorbieren, im Radio und im fernen Infrarot (d. H. Millimeter und Submilliter) relativ leicht zu untersuchen. Dr. Kennedy und seine Kollegen vertrauten auf die bekannte Fähigkeit von ALMA, Objekte in diesen Wellenlängen zu untersuchen, um die Ausrichtung der protoplanetaren Zirkumbinärscheibe von HD 98800BaBb zu bestimmen.
Die Umlaufbahn der Binärdatei war bereits dank früherer Untersuchungen bekannt, bei denen festgestellt wurde, wie die Sterne im Verhältnis zueinander umlaufen. Durch Kämmen mit den von ALMA erhaltenen Daten konnten Dr. Kennedy und sein Team feststellen, dass die Ausrichtung der Trümmerscheibe mit einer perfekt polaren Umlaufbahn übereinstimmt. Dies bedeutete, dass während sich die beiden Sterne in einer Ebene umkreisen, die Scheibe in einer Ebene senkrecht zu ihnen umkreist.
Der aufregendste Aspekt dieses Fundes ist laut Dr. Kennedy, dass er zeigt, dass sich Planeten unter radikal anderen Bedingungen bilden können als wir es kennen. Wie er es ausdrückte:
„Das vielleicht Aufregendste an dieser Entdeckung ist, dass die Scheibe einige der gleichen Signaturen aufweist, die wir dem Staubwachstum in Scheiben um einzelne Sterne zuschreiben. Wir verstehen dies so, dass die Planetenbildung zumindest in diesen polaren Zirkumbinärscheiben beginnen kann. Wenn der Rest des Planetenbildungsprozesses stattfinden kann, gibt es möglicherweise eine ganze Population von falsch ausgerichteten zirkumbinären Planeten, die wir noch nicht entdeckt haben, und Dinge wie seltsame saisonale Variationen, die berücksichtigt werden müssen. “
"Weird" ist sicherlich eine genaue Beschreibung! Stellen Sie sich, wenn Sie so wollen, Planeten vor, auf denen nachts ein heller Ring erscheint, der vom unteren Rand des Horizonts reicht und sich über den gesamten Kopf erstreckt. Der Tageszyklus wäre ebenfalls sehr unterschiedlich, da sich die beiden Sterne im Laufe eines Jahres sowohl vertikal als auch horizontal über den Himmel bewegen. Und zu bestimmten Jahreszeiten war nur ein Stern zu sehen, wenn sie sich gegenseitig umkreisten.
Die polare Konfiguration würde auch einige ungewöhnliche saisonale Schwankungen bedeuten, bei denen verschiedene Breiten während der gesamten Umlaufzeit des Planeten mehr oder weniger beleuchtet würden. In Kombination mit der Rotation des Planeten würden die Temperaturen und Tageslichtbedingungen am Äquator erheblich variieren. Abhängig von der Umlaufzeit können die Polarregionen jahrelang Sommer und Winter erleben.
Diese neueste Entdeckung zeigt, dass außersolare Planeten nicht nur exotische Kompositionen und Umgebungen aufweisen, sondern auch exotische Umlaufbahnen aufweisen können. Daniel Price, Associate Professor und ARC Future Fellow am Monash Center for Astrophysics (MoCA) und Co-Autor des Papiers, erklärte:
„Früher dachten wir, andere Sonnensysteme würden sich genau wie unsere bilden, wobei die Planeten alle in derselben Richtung um eine einzelne Sonne kreisen. Aber mit den neuen Bildern sehen wir eine wirbelnde Scheibe aus Gas und Staub, die um zwei Sterne kreist. Es war ziemlich überraschend, dass diese Scheibe im rechten Winkel zur Umlaufbahn der beiden Sterne umkreist. Unglaublicherweise wurden zwei weitere Sterne gesehen, die diese Scheibe umkreisten. Wenn hier Planeten geboren würden, gäbe es vier Sonnen am Himmel! “
Diese neueste Entdeckung ist nicht nur eine wissenschaftliche Premiere, die Vorhersagen von Astronomen bestätigt, sondern könnte uns auch viel darüber lehren, wie sich Planeten in anderen Sonnensystemen bilden können. Da Orbital- und Tageszyklen ein wichtiger Faktor für das Leben auf der Erde sind, könnten uns dieses und ähnliche Systeme vielleicht auch ein oder zwei Dinge darüber lehren, wie Leben auf anderen Planeten entstehen kann.
