Sterne zeigen alle möglichen Verhaltensweisen, während sie sich entwickeln. Kleine rote Zwerge schwelen Milliarden oder sogar Billionen von Jahren. Massive Sterne brennen heiß und hell, halten aber nicht lange. Und dann gibt es natürlich Supernovae.
Einige andere Sterne durchlaufen in jungen Jahren ein intensives Aufflackern, und diese jungen aufflammenden Sterne haben die Aufmerksamkeit der Astronomen auf sich gezogen. Ein Forscherteam verwendet das Atacama Large Millimeter / Sub-Millimeter Array (ALMA), um das jugendliche Aufflackern zu verstehen. Ihre neue Studie könnte die Ursache gefunden und zur Lösung eines langjährigen Problems in der Astronomie beigetragen haben.
Die Art des fraglichen Sterns sind FU Orionis-Sterne (FU Ori). FU Orionis ist sowohl eine Art Stern als auch ein bestimmter Stern im Sternbild Orion. Der Typ ist nach dem spezifischen Stern benannt, der der erste seiner Art war, der 1937 aufflammte.
FU Ori-Sterne sind junge Sterne, die noch nicht in der Hauptsequenz enthalten sind und nicht ihre gesamte Masse erhalten haben. Sie können in nur einem Jahr um mehrere Größenordnungen aufflammen. Diese aufflammenden Episoden können Jahrzehnte dauern, und Forscher glauben, dass die Aktivität durch eine erhöhte Akkretion in der Jugend des Sterns verursacht wird. Wissenschaftler glauben, dass der Stern während des Abfackelns einen erheblichen Teil seiner endgültigen Masse erhalten kann.
"Episodische Akkretion und ihre Auswirkungen auf die Stern- und Planetenbildung sind nicht gut verstanden."
Perez et. al. 2020
Jetzt untersucht ein Forscherteam die FU Ori-Sterne genauer. Sebastien Perez von der Universität von Santiago, Chile, leitete die Studie. Ihr neues Papier trägt den Titel "Auflösen des FU Orionis-Systems mit ALMA: Interacting Twin Disks?" Es wurde im Astrophysical Journal veröffentlicht.
Wissenschaftler möchten wissen, was hinter dieser Akkretion und dem damit verbundenen Abfackeln steckt. Erleben es nur einige Stars? Oder ist es eine Phase, die alle oder die meisten Stars durchlaufen? Wie lange dauert es; passiert es nur einmal im Leben eines Sterns? warum endet es?
Junge Protosterne leuchten nach unserem Verständnis der Sternentstehung weniger als erwartet. Das ist in der Astronomie als "Leuchtkraftproblem" bekannt, und Wissenschaftler haben lange mit diesem Problem gerungen. Wenn junge Sterne regelmäßig wachsen, sollten sie leuchtender sein. Wenn alle jungen Sterne die aufflammende Aktivität aufweisen, die in FU Ori-Sternen zu sehen ist, könnte dies diese fehlende Leuchtkraft erklären. Astronomen haben sich seit einiger Zeit gefragt, ob die Massenakkretion in diesen jungen sich bildenden Sternen möglicherweise nicht konstant ist und ob dies das Problem der Leuchtkraft erklären könnte.
"Die episodische Akkretion und ihre Auswirkungen auf die Stern- und Planetenbildung sind nicht gut verstanden", sagen die Autoren in ihrer Arbeit. „Es wurden verschiedene physikalische Prozesse vorgeschlagen, um solche dramatischen Akkretionsereignisse zu erklären. Zu den beliebtesten Mechanismen zählen unter anderem die Fragmentierung der Scheibe und die anschließende Migration der Fragmente nach innen, die Gravitationsinstabilität und die Instabilitäten der Magnetrotation. “
Der archetypische FU Ori-Stern ist sein Namensvetter, FU Orionis, im Sternbild Orion. Es wurde 1937 als Abfackeln beobachtet und seine Größe stieg von 16,5 auf 9,6. Astronomen dachten, es sei das einzige seiner Art, bis andere beobachtet wurden.
FU Orionis besteht eigentlich aus zwei Sternen, die jeweils von einer eigenen Akkretionsscheibe umgeben sind. Sie sind in Orion, ungefähr 1360 Lichtjahre entfernt. Perez und das Forscherteam haben sich das System mit ALMA genau angesehen, der erste Schritt, um das Aufflackern des Binärpaares zu verstehen.
ALMA enthüllte zwei Akkretionsscheiben, eine um jeden Stern. Die Wissenschaftler verwendeten Beobachtungen und Modelle, um zu dem Schluss zu kommen, dass jede der Scheiben einen Radius von etwa 11 astronomischen Einheiten hat, was klein ist, aber mit anderen protosternaren Scheiben vergleichbar ist. Das Scheibenpaar ist durch etwa 250 astronomische Einheiten getrennt.
Der Schlüssel zum Verständnis der Fackelaktivität in diesen Sternen ist die Bewegung oder Kinematik ihrer Scheiben. Als das Team die Scheiben untersuchte, stellten sie fest, dass jede schief und asymmetrisch ist. Sie denken, dass dies durch eine Art Vorbeiflug eines anderen Sterns verursacht werden könnte. Dies kann auch durch Wechselwirkungen zwischen den Festplatten selbst verursacht werden. Beides kann zu episodischer Akkretion und Aufflackern führen.
Das Team fand auch Hinweise auf einen langen, bogenförmigen Gasstrom zwischen den Scheiben. Dieser Stream verstärkt das Argument, dass die Festplatten interagieren. Wie sie in ihrem Artikel sagen: "Die Emission, die die Rotation der Scheibe aufdeckt, erscheint ebenfalls asymmetrisch und verzerrt, was darauf hindeutet, dass die Scheiben einer Wechselwirkung in Form eines Vorbeiflugs ausgesetzt sind."
Die Autoren weisen auch auf eine Alternative zur Disk-Disk-Interaktion hin, die ein anderes Forscherteam vorgeschlagen hat. „Hier führt das Einfangen eines Wolkens oder Wolkenfragments auch zu bogenförmigen Reflexionsnebeln (dem Gasbogen, der die Scheiben verbindet). Das Einfangen dieses Wolkenfragments füllt auch die Scheibe wieder auf und ermöglicht eine frische Materialversorgung, um das Hoch aufrechtzuerhalten Akkretionsrate. "
Die Studie beantwortet die Frage nach der fehlenden Leuchtkraft nicht ein für alle Mal. Durch die Verwendung von ALMA, um das FU Ori-Binärpaar genauer zu betrachten, hat das Wissenschaftlerteam unser Verständnis der episodischen Akkretion und des Abfackelns erweitert. Es gibt andere binäre Paare von FU Ori-Sternen, die als Ziele für zukünftige Studien dienen.
Mehr:
- Pressemitteilung: ALMA untersucht mögliche interagierende Doppelscheiben
- Forschungsbericht: Lösung des FU Orionis-Systems mit ALMA: Interaktion von Doppelscheiben?
- Forschungsbericht: LÖSUNG DES LUMINOSITÄTSPROBLEMS IN DER NIEDERMASSIGEN STERNBILDUNG
