(FIME-UANL Bild- und Verbreitungsabteilung / Lic. Debahni Selene Lopez Morales D.R. 2022) Haben Sie schon von LU Camelopardalis, QZ Serpentis, V1007 Herculis und BK Lyncis gehört? Nein, sie sind keine Mitglieder einer Boyband im alten Rom. Es handelt sich um Kataklysmische Variablen, Doppelsterne, die so nahe beieinander liegen, dass ein Stern seinem Geschwisterstern Material entzieht. Dies führt dazu, dass die Helligkeit des Paares stark variiert.
Können in dieser chaotischen Umgebung Planeten existieren? Können wir sie erkennen? Eine neue Studie beantwortet beides mit Ja.
Katastrophale Variablen (CVs) unterliegen einem starken Anstieg der Helligkeit. Alle Sterne variieren bis zu einem gewissen Grad in der Helligkeit, sogar unsere eigene Sonne. Aber die erhöhte Helligkeit von CVs ist viel ausgeprägter als bei Sternen wie unserer Sonne und sie treten unregelmäßig auf
Es gibt verschiedene Arten von katastrophalen Variablen: klassische Novae, Zwergnovae, einige Supernovae und andere. Alle Typen haben die gleiche grundlegende Mechanik. Ein Sternenpaar umkreist einander eng und einer der Sterne ist massereicher als der andere. Der massereichere Stern wird Primärstern genannt und entzieht dem masseärmeren Stern, den Astronomen als Spenderstern bezeichnen, Gas.
Der Primärstern in einem CV ist ein Weißer Zwerg und der Spenderstern ist normalerweise ein Roter Zwerg. Die Roten Zwerge sind kühler und weniger massereich als die Weißen Zwerge. Sie haben Massen zwischen 0,07 und 0,30 Sonnenmassen und einen Radius von etwa 20 Prozent des Sonnenradius. Primärsterne der Weißen Zwerge haben eine typische Masse von etwa 0,75 Sonnenmassen, aber viel kleinere Radien, etwa die gleichen wie die der Erde.
Wenn der Primärstern dem Spenderstern Material entzieht, bildet das Material eine Akkretionsscheibe um den Primärstern. Das Material in der Akkretionsscheibe erwärmt sich, was zu einer erhöhten Leuchtkraft führt. Der Anstieg kann das Licht des Sternenpaares übertönen.
Wenn es einen dunklen dritten Körper – einen Planeten – im System gibt, kann dessen Schwerkraft den Materialtransfer vom Spender zum Primärstern beeinflussen. Diese Störungen wirken sich auf die Helligkeit des Systems aus, und das ist der Kern der neuen Studie.
Die Autoren der Studie zeigen, wie die chaotischen Umgebungen um CVs Planeten beherbergen können, und erklären, wie Astronomen sie entdecken können. Die Studie ist ' Testen der Hypothese des dritten Körpers in den katastrophalen Variablen LU Camelopardalis, QZ Serpentis, V1007 Hercules und BK Lyncis .' Es ist in der veröffentlicht Monatliche Mitteilungen der Royal Astronomical Society ( MNRAS ). Der Hauptautor ist Dr. Carlos Chavez von der Autonomen Universität Nuevo León in Mexiko.
Vom Primärstern angezogenes Material sammelt sich in einem Akkretionsring und erwärmt sich, wodurch eine erhöhte Leuchtkraft entsteht. Aber die Materialübertragung auf die Scheibe ist nicht gleichmäßig; es steigt und fällt, während die Sterne im CV einander umkreisen. Chavez und seine Kollegen untersuchten in ihrer Studie vier katastrophale Variablen: LU Camelopardalis, QZ der Schlange , V1007 Herkules und BK Lyncis .
Die vier CVs weisen sehr lange photometrische Perioden (VLPPs) auf, das sind Perioden erhöhter Leuchtkraft, die nicht mit den Umlaufperioden des Doppelsterns übereinstimmen.
Zwischen beiden Sternen und dem dritten Körper gibt es einen Punkt, der L1-Punkt genannt wird Lagrange Eins Punkt. Es ist ein Gravitationsgleichgewichtspunkt zwischen den Sternen. Der L1-Punkt ist dynamisch und seine Position ändert sich, wenn sich die Sterne bewegen. Hauptautor Chavez zeigte in einer früheren Arbeit, dass ein dritter Körper, ein Planet, Schwingungen im L1-Punkt verursachen kann.
Wenn sich der L1-Punkt ändert, ändert sich die Menge an Material, die in den Primärstern hineingezogen wird – die Massentransferrate. Eine Änderung der Stoffübergangsrate führt zu einer Änderung der Leuchtkraft des gesamten Dreikörpersystems.
Durch die Messung der Helligkeitsänderungen der vier CVs berechneten die Forscher die Entfernungen und Massen potenzieller Drittkörper in den Systemen basierend auf den Helligkeitsänderungen in jedem System.
Ihre Berechnungen zeigen, dass die Variationen viel längere Perioden haben als die Umlaufzeiten der Sterne. Nach Angaben des Teams , zwei der vier von ihnen untersuchten CVs haben „Körper, die Planeten ähneln“, die sie umkreisen.
„Unsere Arbeit hat bewiesen, dass ein dritter Körper eine katastrophale Variable so stören kann, dass sich die Helligkeit im System ändert“, sagte Chavez sagte in einer Pressemitteilung . „Diese Störungen können sowohl die sehr langen beobachteten Zeiträume – zwischen 42 und 265 Tagen – als auch die Amplitude dieser Helligkeitsänderungen erklären.“ Unsere Beobachtungen deuten darauf hin, dass zwei der vier Systeme, die wir untersucht haben, Objekte mit Planetenmasse in ihrer Umlaufbahn haben.
Dies ist nicht das erste Mal, dass Wissenschaftler sich mit Lebensläufen befassen und versuchen, eine Erklärung für die Schwankungen der Leuchtkraft zu finden.
Im Jahr 2017 ein eigenes Forscherteam hat einen Aufsatz veröffentlicht Vorstellung der vier Lebensläufe und ihrer VLPPs. Sie vermuteten, dass Planeten die Ursache seien. Aber sie sagte, dass „… die Orbitalebene des dritten Körpers sollte größer als 39,2 Grad sein, damit dieser Mechanismus das innere Doppelsternsystem effektiv stört.“
„Hier untersuchen wir eine neue Möglichkeit, nämlich dass die säkulare Störung durch ein drittes Objekt mit geringer Exzentrizität und geringer Neigung das VLPP und auch die in diesen vier CVs beobachtete Größenänderung erklärt“, so Chavez und seine Co-Autoren schreiben Sie in ihre Arbeit . Sie sagen, dass „… ein dritter Körper auf einer nahen, nahezu kreisförmigen planaren Umlaufbahn Störungen der zentralen binären Exzentrizität hervorrufen könnte.“
Laut Chavez handelt es sich bei ihrer Arbeit um eine neue Methode zur Entdeckung von Exoplaneten. Planetenjäger finden die meisten Exoplaneten mithilfe des Transitsystems. Wenn ein Exoplanet vor seinem Stern vorbeizieht, ist ein Rückgang des Sternenlichts erkennbar.
Die Transitmethode ist zwar effektiv – wir haben auf diese Weise Tausende von Planeten gefunden –, weist jedoch Einschränkungen auf. Es funktioniert nur, wenn die Dinge richtig ausgerichtet sind. Wir müssen ihn sozusagen von der Seite betrachten, sonst passiert der Planet den Stern aus unserer Sicht nicht und es gibt keinen Einbruch im Sternenlicht.
Aber die Methode, die Chavez und seine Kollegen entwickelt haben, hängt nicht von Planetentransiten ab. Es beruht auf der intrinsischen Änderung der Leuchtkraft, die aus verschiedenen Blickwinkeln beobachtet werden kann.
Dieser Artikel wurde ursprünglich veröffentlicht von Universum heute . Lies das originaler Artikel .