Mit Hilfe der NASA-Sonde TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite), die auf der Suche nach Exoplaneten ist, haben Wissenschaftler ein rekordverdächtiges Dreifach-Sternsystem entdeckt, das so eng aneinander gebunden ist, dass es bequem zwischen die Sonne und ihren nächsten Planeten, den Merkur, passen könnte.
Das System mit der Bezeichnung TIC 290061484 enthält Zwillingssterne, die alle 1,8 Erdtage umeinander kreisen, sowie einen dritten Stern, der dieses Paar alle 25 Erdtage umkreist. Die superenge Umlaufbahn dieses Dreifachsternsystems, das sich in knapp 5.000 Lichtjahren Entfernung im Sternbild Cygnus, dem Schwan, befindet, macht es zu einem Rekordbrecher.
Der bisherige Rekordhalter für die engste Umlaufbahn eines Dreifachsternsystems ist Lamba Tauri, der diesen Rekord 1956 aufstellte, als sein dritter Stern 33 Tage brauchte, um seine inneren Zwillingssterne zu umkreisen.
Das Entdeckungsteam bestand aus Bürgerwissenschaftlern, die sich im Rahmen des inzwischen eingestellten Projekts Planet Hunters trafen, das von 2010 bis 2013 lief. Die Amateure schlossen sich mit professionellen Astronomen zusammen, um die Visual Survey Group zu gründen, die seit einem Jahrzehnt tätig ist.
„Dank der kompakten, randnahen Konfiguration des Systems können wir die Umlaufbahnen, Massen, Größen und Temperaturen seiner Sterne messen“, sagte Teammitglied Veselin Kostov vom Goddard Space Flight Center der NASA und Teil des SETI-Instituts in einer Erklärung. „Wir können untersuchen, wie sich das System gebildet hat und vorhersagen, wie es sich entwickeln könnte.
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Das Unternehmen der Drei
Das Team geht davon aus, dass das Sternsystem TIC 290061484 sehr stabil ist, weil die Sterne einander in fast derselben Ebene umkreisen. Wären die Bahnen der Sterne in unterschiedliche Richtungen geneigt, würden ihre Gravitationseinflüsse ihre Bahnen stören und das System instabil machen.
Diese Stabilität wird allerdings nicht ewig anhalten – vielleicht ein paar Millionen Jahre. Für uns ist das zwar eine lange Zeit, aber in unserem 13,8 Milliarden Jahre alten Kosmos ist es nur ein Wimpernschlag. Und wie Saul Rappaport, Mitglied des Visual Survey Group-Teams und Physikprofessor am Massachusetts Institute of Technology (MIT), mit Blick auf das Schicksal der TIC 290061484-Sterne erklärt: „Niemand lebt hier: „Niemand lebt hier.“
Wenn die Zwillingssterne im Herzen dieses Dreifach-Sternsystems altern, werden sie sich nach außen ausdehnen und schließlich verschmelzen. Dies wird in etwa 20 bis 40 Millionen Jahren eine gewaltige Supernova-Explosion auslösen. Glücklicherweise ist es unwahrscheinlich, dass dies Auswirkungen auf das Leben auf den Planeten in der Umgebung der drei Sterne haben wird, da es keine Planeten zu geben scheint, die nahe genug an den Sternen liegen, um Leben zu beherbergen (zumindest so, wie wir es kennen).
Diagramm mit den Suchgebieten der drei Transitspotting-Missionen: Das kommende Nancy Grace Roman Space Telescope der NASA, TESS, und das pensionierte Kepler-Weltraumteleskop. Kepler fand 13 dreifach verfinsternde Dreifachsternsysteme, TESS hat bisher mehr als 100 gefunden, und die Astronomen erwarten, dass Roman mehr als 1.000 finden wird.(Bildnachweis: NASA Goddard Space Flight Center)
Wir glauben, dass die Sterne durch denselben Wachstumsprozess entstanden sind, was die Bildung von Planeten in unmittelbarer Nähe eines der Sterne verhindert hätte“, so Rappaport.
Es ist jedoch möglich, dass ein sehr weit entfernter Planet im System TIC 290061484 existiert, der die drei Sterne umkreist, als wären sie ein einziger.
Das Versprechen des römischen Teleskops
Das Team entdeckte das rekordverdächtige Dreifach-Sternensystem aufgrund des stroboskopischen Sternenlichts, das durch die sich voreinander kreuzenden Sterne verursacht wird, von unserer Position auf der Erde aus gesehen.
Das Team nutzte maschinelles Lernen, um riesige Datenmengen von TESS zu analysieren und ein Muster zu erkennen, das auf diese Finsternisse hinweist. Anschließend nahmen sie die Hilfe von Bürgerwissenschaftlern in Anspruch, um diese Daten weiter zu filtern und interessante Signale zu erkennen.
„Wir suchen hauptsächlich nach Signaturen von kompakten Mehrsternsystemen, ungewöhnlich pulsierenden Sternen in Doppelsternsystemen und seltsamen Objekten“, sagte Rappaport. „Es ist aufregend, ein solches System zu identifizieren, weil sie selten gefunden werden, aber sie könnten häufiger sein, als die aktuellen Zahlen vermuten lassen.“
Das Team geht davon aus, dass es wahrscheinlich noch viele weitere Systeme dieser Art in der Milchstraße gibt, die darauf warten, entdeckt zu werden. Einige könnten sogar kürzere Umlaufbahnen aufweisen als die Sterne des Systems TIC 290061484. Die derzeitige Technologie reicht möglicherweise nicht aus, um diese eng verbundenen Dreifachsterne aufzuspüren, aber Hilfe ist auf dem Weg.
Das Nancy Grace Roman Space Telescope, kurz „Roman“, soll frühestens im Mai 2027 starten und wird weitaus detailliertere Bilder des Weltraums liefern als TESS.
Eine Illustration des kommenden Nancy Grace Roman Space Telescope. (Bildnachweis: NASA)
NASAs Exoplanetenjäger nimmt einen weiten Blick auf den Kosmos, während Roman einen „herangezoomten“ Blick aufnimmt. Um dies in die richtige Perspektive zu rücken: Ein Bereich des Weltraums, der in einem Bild von TESS von einem einzigen Pixel abgedeckt wird, wird in einem Bild von Roman satte 36.000 Pixel haben. Damit kann Roman tief in das Herz der Milchstraße blicken, wo die Sterne dicht an dicht stehen.
„Wir wissen nicht viel über viele der Sterne im Zentrum der Galaxie, außer über die hellsten“, sagt Brian Powell, Mitglied des Teams und Goddard-Datenwissenschaftler. „Romans hochauflösender Blick wird uns helfen, das Licht von Sternen zu messen, die normalerweise miteinander verschwimmen, und uns den bisher besten Blick auf die Natur der Sternensysteme in unserer Galaxie geben.“
Eine der Hauptaufgaben von Roman wird es sein, das Licht von Hunderten von Millionen von Sternen zu beobachten, was den Astronomen helfen sollte, den Stroboskopeffekt zu entdecken, der das TIC 290061484 System enthüllte.
„Wir sind neugierig, warum wir solche Sternsysteme mit noch kürzeren äußeren Umlaufzeiten nicht gefunden haben“, erklärte Powell. „Roman sollte uns dabei helfen, sie zu finden und uns näher an die Grenzen dieser Systeme heranführen.“
Roman könnte es den Wissenschaftlern sogar ermöglichen, dicht gepackte Sternsysteme mit mehr als drei, vielleicht sogar sechs Sternen zu entdecken, die wie Bienen in einem Bienenstock umeinander schwirren.
„Bevor Wissenschaftler dreifach verfinsternde Dreifachsternsysteme entdeckten, haben wir nicht erwartet, dass es sie gibt“, sagte Teammitglied Tamás Borkovits vom Baja-Observatorium in Ungarn in der Erklärung. Aber als wir sie gefunden hatten, dachten wir: „Warum nicht?
„Auch Roman könnte nie zuvor gesehene Kategorien von Systemen und Objekten enthüllen, die die Astronomen überraschen werden.“
Die Forschungsergebnisse des Teams wurden am Dienstag (2. Oktober) im Astrophysical Journal veröffentlicht.
