Futter für junge Zwillingssterne

Die meisten Sterne im Universum befinden sich in Doppelstern­systemen oder sogar Mehrfach-Sternen­systemen. Nun wurde die Entstehung eines solchen Doppel­sternsystems erstmals mit hochaufgelösten Aufnahmen mit dem ALMA-Teleskop­verbund – Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array – beobachtet. Ein inter­nationales Team von Astronomen unter der Leitung des Max-Planck-Instituts für extra­terrestrische Physik untersuchte ein Sternensystem mit dem Namen [BHB2007] 11, das jüngste Mitglied einer kleinen Gruppe junger Sterne im Barnard 59-Kern, einem Teil der als Pfeifen­nebel bekannten, ausgedehnten inter­stellaren Dunkelwolke. Während frühere Beobachtungen bereist eine Akkretions­hülle um eine gemeinsame Scheibe zeigten, lassen die neuen Beobachtungen nun auch deren innere Struktur erkennen.

„Wir sehen zwei kompakte Quellen, die wir als Scheiben um die beiden jungen Sterne inter­pretieren“, erklärt Felipe Alves vom MPE. „Diese Scheiben haben jeweils eine Größe ähnlich dem Asteroiden­gürtel in unserem Sonnensystem, und ihr gegen­seitiger Abstand ist 28 Mal der Abstand Erde-Sonne.“ Beide Proto-Sterne sind zudem von einer gemeinsamen Scheibe mit einer Gesamtmasse von etwa achtzig Jupiter­massen umgeben, die ein komplexes Netzwerk aus Staub enthält, der in spiral­förmigen Strukturen verteilt ist. Die Form der Filamente deutet auf Bahnen einfallenden Materials hin, was durch die Beobachtung von molekularen Emissions­linien bestätigt wird.

„Das ist ein wirklich wichtiges Ergebnis“, betont Paola Caselli, Direktorin am MPE. „Wir haben nun endlich ein Bild von der komplexen Struktur um junge Doppelsterne und sehen insbesondere Filamente, die sie aus der gemeinsamen Scheibe speisen. Dies liefert uns wichtige Infor­mationen um unsere derzeitigen Modelle der Stern­entstehung zu verbessern.“ Die Astronomen inter­pretieren die Filamente als Zuflüsse aus der ausge­dehnten umliegenden Scheibe, wobei der stellaren Scheibe um den weniger masse­reichen der beiden Protosterne mehr Materie zugeführt wird, was mit den theoretischen Vorhersagen übereinstimmt.

Die geschätzte Akkretions­rate beträgt nur etwa 0,01 Jupiter­massen pro Jahr, was mit den geschätzten Raten für andere protostellare Systeme übereinstimmt. Ähnlich wie die gemeinsame Scheibe die einzelnen Scheiben um jeden Proto-Stern speist, wird von jeder stellaren Scheibe Materie auf dem jungen Stern in ihrem Zentrum übertragen. In diesem Fall allerdings ist die aus den Beobachtungen abgeleitete Akkretions­rate für das masse­reichere Objekt höher. Die Beobachtung der Emission eines ausgedehnten Radiojets für das nördliche Objekt bestätigt dieses Ergebnis; ein unabhängiges Indiz dafür, dass dieser Proto-Stern tatsächlich mehr Material aus der ihn umgebenden stellaren Scheibe ansammelt.

„Wir erwarten, dass dieser zweistufige Akkretions­prozess die Dynamik des Doppelstern-Systems während seiner Massen­akkretions­phase antreibt“, sagt Alves. „Während die gute Übereinstimmung dieser Beobachtungen mit der Theorie bereits sehr viel­versprechend ist, müssen wir mehr junge Doppel­stern-Systeme im Detail untersuchen, um mehr über die Bedingungen zu lernen, die zu Mehrfach­sternsystemen führen.“

MPE / JOL

Weitere Infos

• Originalveröffentlichung
  F. O. Alves et al.: Gas flow and accretion via spiral streamers and circumstellar disks in a young binary protostar, Science 366, 90 (2019); DOI: 10.1126/science.aaw3491
• ALMA-Teleskopverbund – Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array, ESO, Garching
• Zentrum für astrochemische Studien, Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, Garching