Die faszinierende Welt der Doppelsterne

Einleitung

Doppelsterne, also Paare von Sternen, die durch die Schwerkraft aneinander gebunden sind, sind ein häufiges und faszinierendes Phänomen in unserem Universum. Diese Doppelsternsysteme gibt es in verschiedenen Typen, die uns helfen, mehr darüber zu erfahren, wie Sterne entstehen, miteinander interagieren und sogar wie wir Entfernungen im Weltraum messen. In diesem Artikel betrachten wir die verschiedenen Arten von Doppelsternen, wie sie entstehen und sich im Laufe der Zeit verändern, die Werkzeuge und Techniken, die Astronomen verwenden, um sie zu untersuchen, und warum sie wichtig für unser Verständnis des Universums sind.

Was ist ein Doppelstern?

Doppelsterne sind zwei Sterne, die durch die Schwerkraft zusammengehalten werden und um ein gemeinsames Zentrum kreisen. Diese Paare sind im Weltraum recht häufig, und viele Sterne sind Teil solcher Doppelsternsysteme oder sogar größerer Gruppen. Doppelsterne sind für die Astronomie wichtig, da sie Wissenschaftlern helfen, die Masse von Sternen zu messen. Dies hilft uns, mehr darüber zu erfahren, wie Sterne aufgebaut sind und wie sie sich im Laufe der Zeit verändern.

Stern A und Stern B

In einem Doppelsternsystem umkreisen Stern A und Stern B ein gemeinsames Gravitationszentrum. Stern A ist normalerweise der größere oder hellere Stern. Der schwächere wird als Stern B bezeichnet, manchmal auch als "Begleiter" genannt.

Wenn Stern A altert und größer wird, kann er Material zu Stern B senden. Dies kann Stern B heller und aktiver machen. Beide Sterne beeinflussen die Entwicklung des jeweils anderen. Ihre Endstadien, wie das Werden zu weißen Zwergen oder schwarzen Löchern, hängen von ihrer Masse und davon ab, wie viel Material sie austauschen.

Klassifikation von Doppelsternen

Kategorisierung nach Beobachtungsmethode

Astronomen klassifizieren Doppelsterne basierend auf den Methoden, die sie verwenden, um diese Sterne zu beobachten und zu untersuchen. Jede Klassifikation spiegelt die spezifischen Techniken wider, die zur Erkennung und zum Verständnis der Eigenschaften der Sterne in diesen Systemen eingesetzt werden. Hier sind die Haupttypen von Doppelsternen, klassifiziert nach Beobachtungsmethoden:

1. Visuelle Doppelsterne:

Visuelle Doppelsterne sind Sternpaare, die wir durch Teleskope als getrennt voneinander sehen können. Astronomen beobachten, wie diese Sterne sich um einander bewegen und messen den Abstand zwischen ihnen.

2. Spektroskopische Doppelsterne:

Spektroskopische Doppelsterne sind Sternpaare, die oft so nahe beieinander liegen, dass wir sie nicht getrennt durch Teleskope sehen können. Stattdessen verwenden Astronomen die Spektroskopie, um das Licht zu untersuchen, das sie aussenden. Sie analysieren, wie sich die Farben des Sternenlichts verändern, wenn sich die Sterne auf uns zu oder von uns weg bewegen. Dies wird als Doppler-Effekt bezeichnet.

3. Bedeckungsveränderliche Doppelsterne:

Bedeckungsveränderliche Doppelsterne sind Paare von Sternen, deren Helligkeit sich ändert. Dies geschieht, wenn ein Stern vor dem anderen vorbeizieht, was von der Erde aus als Finsternis wahrgenommen wird.

4. Astrometrische Doppelsterne:

Astronomen erkennen astrometrische Doppelsterne, wenn die Bahn des sichtbaren Sterns wackelig oder unregelmäßig erscheint. Diese Bewegungen deuten darauf hin, dass ein anderer Stern, den wir nicht sehen können, den sichtbaren Stern mit seiner Schwerkraft beeinflusst. Dieser unsichtbare Begleiter beeinflusst die Bahn des sichtbaren Sterns und zeigt so das Vorhandensein eines Doppelsternsystems an.

Enge und weite Doppelsterne

Wissenschaftler kategorisieren Sterne in einem Doppelsternsystem nach ihrem Abstand voneinander: enge Doppelsterne und weite Doppelsterne.

Enge Doppelsterne sind Paare von Sternen, die einander nah umkreisen, oft so nah, dass sie Material austauschen oder teilen können. Dies kann die Entwicklung der Sterne verändern, Ereignisse wie Novae verursachen oder eine gemeinsame Hülle um beide Sterne bilden. Astronomen nennen diese "Kontakt-Doppelsterne".

Im Gegensatz dazu sind weite Doppelsterne Paare von Sternen, die ziemlich weit voneinander entfernt sind. Da sie so weit voneinander entfernt sind, wirkt die Schwerkraft schwächer aufeinander, und sie tauschen selten Material aus. Diese Sterne leben größtenteils getrennt voneinander, fast wie Einzelsterne, ohne großen Einfluss aufeinander.

Kategorisierung nach Massenunterschieden

Wissenschaftler können Doppelsterne auch basierend auf den Massenunterschieden zwischen den beiden Sternen in jedem System klassifizieren.

Der Hauptgrund für die Klassifizierung von Doppelsternen nach Masse ist, ihre Entstehung, Entwicklung und Interaktionen, wie Gravitationskräfte, Massenübertragung und Gezeitenkräfte, besser zu verstehen. Die Masse spielt eine entscheidende Rolle bei der Bestimmung des Lebenszyklus und Verhaltens von Sternen.

Dreifachsterne

Doppelsterne sind nicht die einzigen, die ein gemeinsames Zentrum umkreisen können. Dreifachsterne, auch als trinitäre oder ternäre Systeme bekannt, existieren ebenfalls. Genau wie zwei Sterne halten sie sich durch die Schwerkraft zusammen, jedoch sind es drei statt zwei. Diese Systeme treten in verschiedenen Anordnungen auf.

Der stabilste und häufigste Typ hat zwei Sterne, die nahe beieinander sind, während ein dritter Stern weit entfernt von ihnen umkreist. Diese Anordnung hilft, das System zu stabilisieren, da der entfernte Stern das nahe Paar nicht zu sehr stört.

Drei Sterne, die sich gegenseitig in ähnlichen Abständen umkreisen, sind ziemlich selten. Die komplizierten Gravitationskräfte zwischen den Sternen neigen dazu, das System weniger stabil zu machen. Diese Konstellation kann dazu führen, dass Sterne sich unvorhersehbar bewegen oder sogar einen der Sterne aus dem System drängen.

Entstehung eines Doppelsterns

Wissenschaftler stützen ihre Erklärungen größtenteils auf Theorien, da sie nicht vollständig verstehen, wie diese Systeme entstehen. Obwohl Astronomen mehrere Erklärungen durch Beobachtungen, Modelle und Simulationen aufgestellt haben, haben sie keine einzige Theorie vollständig bewiesen.

Spaltungstheorie:

Früher dachten einige Wissenschaftler, dass Doppelsterne entstehen könnten, wenn sich ein einzelner, schnell rotierender Stern in zwei Teile spaltet, weil er instabil wird. Diese Idee wird nicht weit verbreitet akzeptiert, da man die hohen Geschwindigkeiten, die für eine solche Spaltung notwendig sind, nur selten beobachtet.

Aufspaltung von Molekülwolken:

Die heute am meisten akzeptierte Theorie ist, dass Doppelsterne durch das Auseinanderbrechen einer großen, kollabierenden Wolke aus Gas und Staub entstehen. Wenn die Wolke aufgrund der Schwerkraft in sich zusammenfällt, kann sie in kleinere Stücke zerfallen, von denen jedes schließlich einen Stern bilden könnte. Diese neu entstandenen Sterne bleiben durch die Schwerkraft nahe beieinander und umkreisen ein gemeinsames Zentrum. Wie die Wolke zerbricht, hängt von Faktoren wie ihrer Dichte, Temperatur und Bewegung ab.

Einfangtheorie:

Eine andere Idee ist, dass Doppelsterne entstehen, wenn zwei getrennte Sterne sich nahe genug kommen, um sich gegenseitig zu umkreisen. Wissenschaftler halten dies für selten, da es spezielle Bedingungen erfordert und normalerweise in dicht besiedelten Bereichen geschieht.

Fazit

1. Doppelsterne sind Paare von Sternen, die ein gemeinsames Zentrum umkreisen. Sie machen einen großen Teil der Sterne im Universum aus.
2. Die meisten Beobachtungen stützen die Haupttheorie, dass Doppelsterne durch das Auseinanderbrechen großer Gas- und Staubwolken entstehen. Andere weniger verbreitete Theorien beinhalten die Spaltung eines Sterns in zwei oder das Zusammenkommen zweier Sterne.
3. Astronomen kategorisieren Doppelsterne basierend auf den Methoden, mit denen sie diese beobachten und untersuchen.
4. Visuelle Doppelsterne erscheinen als getrennte Sterne. Spektroskopische Doppelsterne zeigen ihre Natur durch die Untersuchung ihres Lichtspektrums. Bedeckungsveränderliche Sterne passieren sich gegenseitig. Astrometrische Doppelsterne zeigen die Bewegung eines Sterns aufgrund des unsichtbaren anderen Sterns.
5. Die Untersuchung von Doppelsternen hilft Wissenschaftlern zu verstehen, wie sich Sterne verändern, wie viel sie wiegen und welche Lebenszyklen sie durchlaufen.

Quelle

1. The Binary Stars, Robert Grant Aitken, New York: Dover, 1964.
2. Aitken, Robert Grant (1935). The Binary Stars. New York and London: McGraw-Hill Book Company, Inc.
3. E. P. J. van den Heuvel (2004). "X-Ray Binaries and Their Descendants: Binary Radio Pulsars; Evidence for Three Classes of Neutron Stars?". Proceedings of the 5th INTEGRAL Workshop on the INTEGRAL Universe (ESA SP-552).
4. NASA - "Multiple Star Systems"