Fragen Sie Jyotiraditya: - Binäre Sterne

In der Astronomie besteht ein binäres System aus zwei Sternen, die durch Gravitation gebunden sind. Die beiden Sterne folgen Keplers Bewegungsgesetzen und umkreisen ihren gemeinsamen Massenmittelpunkt in elliptischen oder kreisförmigen Bahnen. Einige relativistische Systeme, wie die binären Pulsare, zeigen ein Verhalten, das nur mit Einsteins allgemeiner Relativitätstheorie erklärt werden kann.

Die Beobachtungen von Astronomen über Binärdateien waren ausschlaggebend für unser Verständnis der Massen der Sterne. Mehr als vier Fünftel der einzelnen Lichtpunkte, die wir am Nachthimmel beobachten, sind tatsächlich zwei oder mehr Sterne, die zusammen umkreisen. Die gebräuchlichsten Mehrsternsysteme sind Doppelsterne, also Systeme mit nur zwei Sternen zusammen. Diese Paare kommen in einer Reihe von Konfigurationen vor, die Wissenschaftlern helfen, Sterne zu klassifizieren, und die Auswirkungen auf die Entwicklung des Lebens haben könnten. Einige Leute denken sogar, dass die Sonne Teil eines binären Systems ist.

Typen

Binäre Sterne sind zwei Sterne, die einen gemeinsamen Massenschwerpunkt umkreisen. Der hellere Stern wird offiziell als Primärstern klassifiziert, während der Dimmer der beiden der Sekundärstern ist (klassifiziert als A bzw. B). In Fällen, in denen die Sterne die gleiche Helligkeit haben, wird die vom Entdecker angegebene Bezeichnung beachtet.

Binäre Paare können basierend auf ihrer Umlaufbahn klassifiziert werden.

Breite Binärdateien sind Sterne mit Umlaufbahnen, die sie voneinander getrennt halten. Diese Sterne entwickeln sich unabhängig voneinander und werden von ihren Begleitern nur sehr wenig beeinflusst. Möglicherweise enthielten sie einmal einen dritten Stern, der den entfernten Begleiter nach außen trieb, während er schließlich selbst ausgeworfen wurde.

Auf der anderen Seite entwickeln sich nahe Binärdateien, die in der Lage sind, ihre Masse von einer zur anderen zu übertragen. Die Primärfarben einiger enger Binärfarben verbrauchen das Material ihres Begleiters und üben manchmal eine Gravitationskraft aus, die stark genug ist, um den kleineren Stern vollständig hereinzuziehen. Die Paare können auch anhand ihrer Beobachtung klassifiziert werden, ein System mit überlappenden Kategorien

Visual Binaries sind zwei Sterne mit einem Abstand, der groß genug ist, um beide durch ein Teleskop oder sogar mit einem Fernglas betrachten zu können. Fünf bis 10 Prozent der sichtbaren Sterne sind visuelle Binärdateien.

Spektroskopische Binärdateien erscheinen auch bei Betrachtung durch ein Teleskop in der Nähe. Wissenschaftler müssen die Wellenlängen des Lichts messen, das die Sterne aussenden, und ihre binäre Natur basierend auf den Merkmalen dieser Messungen bestimmen.

Eclipsing-Binärdateien sind zwei Sterne, deren Umlaufbahnen so geneigt sind, dass einer von der Erde vor dem anderen vorbeizieht und eine Sonnenfinsternis verursacht. Diese Funktion basiert eher auf der Sichtlinie als auf einem bestimmten Merkmal des Paares.

Astrometrische Binärdateien sind Sterne, die scheinbar um einen leeren Raum tanzen. Das heißt, ihre Gefährten können nicht identifiziert, sondern nur abgeleitet werden. Ein solcher Begleiter kann zu dunkel sein, um gesehen zu werden, oder er kann im Glanz des Primärsterns verborgen sein.

Sterne, die als Doppelsterne bezeichnet werden, sind zwei Sterne, die visuell nahe beieinander am Himmel erscheinen, sich jedoch im Weltraum nicht notwendigerweise annähern.

Entdeckung und Evolution

Die ersten Binärsterne waren visuelle Binärdateien. Im Jahr 1617 drehte Galileo Galilei auf Aufforderung eines Wissenschaftlerkollegen sein Teleskop vom Ende des Griffs des Großen Wagens zum zweiten Stern und entdeckte, dass ein Stern zwei zu sein schien. letztendlich stellte sich heraus, dass es sechs waren. Im Jahr 1802 verwendete Sir William Herschel, der etwa 700 Sternpaare katalogisierte, erstmals den Begriff „binär“ in Bezug auf diese Doppelsterne.

Sterne reisen durch die Galaxie, und manchmal fängt ein massereicher Stern einen vorbeiziehenden Stern ein, wodurch ein neues Doppelpaar entsteht. Dies ist jedoch ein seltenes Ereignis. Üblicherweise spaltet sich die Hülle aus Gas und Staub, die in sich zusammenfällt und einen Stern bildet, und bildet stattdessen zwei oder mehr Sterne. Diese Sterne entwickeln sich zusammen, wenn auch nicht unbedingt identisch.

Wie sich ein Paar Sterne entwickelt, hängt von ihrem Abstand voneinander ab. Breite Binärdateien haben nur sehr geringe Auswirkungen aufeinander und entwickeln sich daher häufig ähnlich wie einzelne Sterne. Enge Binärdateien wirken sich jedoch gegenseitig auf die Entwicklung aus, da Massentransfers die Zusammensetzung der Sterne verändern. Wenn ein Stern in einem engen binären System in einer Supernova explodiert oder seine äußeren Schichten abwirft und einen Pulsar bildet, wird der Begleiter häufig zerstört. Wenn es überlebt, umkreist es weiterhin den neu gebildeten Körper und gibt möglicherweise mehr von seinem Material weiter.

Binäre Sternensysteme bieten Wissenschaftlern die beste Möglichkeit, die Masse eines Sterns zu bestimmen. Während das Paar aneinander zieht, können Astronomen die Größe berechnen und daraus Eigenschaften wie Temperatur und Radius bestimmen. Diese Faktoren helfen bei der Charakterisierung einzelner Hauptreihensterne im Universum.

Sterne in mehreren Systemen können einen direkten Einfluss auf das Leben haben. Es wurde bereits eine Vielzahl von Planeten gefunden, die mehrere Sterne umkreisen. Die Umlaufbahn dieser Sterne kann sich auf die Entwicklung des Lebens auswirken, für deren Entwicklung ein relativ stabiles System erforderlich ist. Binäre und multiple Systeme erscheinen jedoch zunächst entmutigend, da sich ein oder mehrere Sterne ständig näher und weiter von den Planeten entfernen und die Anzahl ändern Von Licht, Wärme und Strahlung, die sie empfangen, könnten Systeme wie Wide Binaries oder Close Binaries tatsächlich Bedingungen schaffen, unter denen sich Leben entwickeln könnte.

„Während binäre Systeme mit Sicherheit eine bewohnbare Zone haben, in der möglicherweise flüssiges Wasser auf der Oberfläche eines Planeten vorhanden ist, fällt es dem Leben möglicherweise schwer, Fuß zu fassen. Wenn wir wie unser Freund Kepler-47c zwei Sterne auf einmal umkreisen, wird das Leben sehr elliptisch, und gelegentlich wird der Planet aus der Zone entfernt. Das Leben ist nicht allzu freundlich, wenn man häufig friert “, schrieb er.

„Nur einen Stern in einem Binärsystem umkreisen? Nun, manchmal haben Sie zwei Sterne auf einmal am Himmel, was ein bisschen schmackhaft sein kann. Und manchmal hat man auf jedem Gesicht des Planeten einen Stern, der die Nacht ruiniert. Und vergessen Sie nicht die doppelte Dosis UV-Strahlung und Sonneneruptionen. Bei dieser Art von Instabilität, Erratismus und Bestrahlung ist es schwer vorstellbar, dass sich ein komplexes Leben mit der Regelmäßigkeit entwickelt, die es braucht. "

Das der Erde am nächsten liegende Sternensystem - Alpha Centauri - besteht aus einem Doppelsternpaar, Alpha Centauri A und Alpha Centauri B. Der dritte Stern, Proxima Centauri, ist ungefähr ein Fünftel eines Lichtjahres entfernt (ungefähr 13.000 Entfernungen zwischen Sonne und Erde) ; Einige Astronomen diskutieren, ob Proxima Centauri als Teil desselben Systems angesehen werden soll.) Während im Doppelsternteil von Alpha Centauri keine Sterne in der Habitabilitätszone gefunden wurden, wurde der Planet Proxima Centauri b im Jahr 2016 in der Habitabilitätsregion von Alpha Centauri angekündigt sein Stern. Die Wissenschaftler sind sich jedoch uneinig, ob ein roter Zwergstern wie Proxima Centauri stabil genug ist, um zu verhindern, dass Strahlung oder Wärmestöße die Chance auf Leben auf einem nahe gelegenen Planeten verringern.

Ist die Sonne ein Doppelstern?

In den 1980er Jahren schlugen die Wissenschaftler vor, dass Nemesis, ein zweiter Stern - entweder ein Brauner Zwerg, ein schwacher Roter Zwerg oder ein Weißer Zwerg - im Sonnensystem vorkommt, um das periodische Massensterben in der Erdgeschichte zu erklären, das einige Paläontologen vermuten ereignete sich in 26-Millionen-Jahres-Zyklen, obwohl der zyklische Charakter diskutiert wird.

Im Jahr 2010 begann der WISE (Wide-Field Infrared Survey Explorer) der NASA, nach Braunen Zwergen zu suchen, obwohl er im Sonnensystem nicht speziell nach solchen sucht. Aber wenn es einen Gefährten gibt, sollte WISE ihn auftauchen. Weder WISE noch die Two Micron All Sky Survey haben Anzeichen für einen Begleiter gefunden, und David Morrison, ein leitender Astrobiologe der NASA, erklärte auf der Frage nach einem Astrobiologen, dass ein solches Objekt von diesen empfindlichen Teleskopen eindeutig erkannt worden wäre.

2017 ergab eine Studie, dass fast jeder Stern wie die Sonne bei der Geburt einen Gefährten hatte. Eine Umfrage unter Verwendung des Very Large Array in New Mexico und des James Clerk Maxwell Telescope in Hawaii untersuchte Dutzende von Systemen und ergab, dass die jüngeren im Allgemeinen einen breiten und die älteren einen engen Abstand aufwiesen.

Die Modellierung legte nahe, dass sich die meisten Sterne mit einem Abstand zwischen ihnen bilden und dann entweder näher zusammenrücken oder auseinander driften und die Gravitationsbindungen aufbrechen. Im Falle der Sonne ist immer noch unklar, ob es Nemesis gab. Wäre dies der Fall gewesen, wäre das Geschwister der Sonne wahrscheinlich vor Milliarden von Jahren weggezogen.

Einige Wissenschaftler vermuten, dass es Beweise für eine Nemesis gibt. Sie zitieren Hinweise auf die entfernte Umlaufbahn des Zwergplaneten Sedna, den gut definierten Rand des Kuipergürtels (eine Trümmerscheibe in unserem Sonnensystem) und die Umlaufbahnen von Objekten in der Oort-Wolke (eisige Felsen jenseits der Umlaufbahn von Pluto).

Separat verfolgen Forschungsteams die Spur eines vermeintlichen Eisriesenplaneten „Planet Nine“, der sich am Rande unseres Sonnensystems befindet. Konstantin Batygin und Mike Brown (beide Forscher am California Institute of Technology) gaben im Jahr 2016 an, dass Planet Nine möglicherweise die Umlaufbahnen von Objekten im Kuipergürtel verändert

Jyotiraditya