Wissenschaftler haben dieses Jahr ein unerwartetes Weihnachtsgeschenk erhalten: eine mögliche Lösung des Rätsels um JuMBOs, seltsame Himmelsobjekte, die keine Planeten oder Sterne zu sein scheinen. Versuchen Sie doch einmal, sich zu verbeugen!
Dieses Geschenk wurde freundlicherweise von einem Forscherteam zur Verfügung gestellt, das glaubt, dass es sich bei den mysteriösen JuMBOs (Binärobjekte mit Jupitermasse) tatsächlich um Sternkerne handelt, die von massereichen, mächtigen Sternen gewaltsam „ausgepackt“ wurden, wie Kinder, die am Weihnachtstag aufgeregt Geschenke auspacken. Dies könnte möglicherweise ein Rätsel lösen, das im Jahr 2023 aufkam.
Astronomen entdeckten mit dem James Webb Space Telescope (JWST) 42 Paare dieser frei schwebenden Objekte mit Planetenmasse im Orionnebelhaufen. Sie waren verwirrt, weil sie keinem Stern zugeordnet waren und es irgendwie geschafft hatten, in Doppelsternpaaren zu bleiben. Dies deutete darauf hin, dass sich JuMBOs nicht wie Planeten oder Sterne bildeten, was zu einem ziemlichen Rätsel führte.
Das Team, das diese Idee zur Erklärung der JuMBO-Entstehung entwickelt hat, unter der Leitung von Richard Parker von der University of Sheffield und der Bachelor-Studentin Jessica Diamond, hat dazu eine alte Idee zur Erklärung dieses neuen Phänomens erneut aufgegriffen.
Die Theorie dreht sich um „Photoerosion“, einen Prozess, bei dem massereiche und heftige Sterne, Sternobjekte vom Typ O oder B, andere Sterne mit hochenergetischer Strahlung beschießen, um ihre äußeren Schichten abzustreifen. Diese Idee passt, weil der sternbildende Orionnebel voller heißer und massereicher OB-Sterne ist.
„Wir nutzen eine ziemlich alte Idee – dass die Strahlung massereicher Sterne so stark ist, dass sie den Gaskern erodiert, der schließlich einen Stern bildet“, sagte Parker gegenüber Space.com. „Die Strahlung entfernt einen Teil des Materials aus dem Kern, reduziert seine Masse, komprimiert aber auch das verbleibende Material, sodass daraus effizient ein Objekt mit geringer Masse entsteht.“
Bei der erneuten Betrachtung eines vor genau 20 Jahren veröffentlichten Artikels nutzte das Team die Tatsache, dass Sterne häufig in Doppelsternsystemen entstehen, und wandte dann das Fotoerosionsmodell an, um zu zeigen, dass ein Sterndoppelstern durch Lichterosion eine JuMBO-Paarung bilden kann.
„Ich stelle mir JuMBOs als eine Mischung aus Sternen und Braunen Zwergen vor – sie wären wie Sterne gewesen, wenn nicht die Strahlung der massereicheren Sterne gewesen wäre, die sie eher zu Braunen Zwergen gemacht hat“, fuhr Parker fort.
Das fügt der JuMBOs-Mischung einen weiteren Himmelskörper hinzu. Bevor wir also fortfahren, machen wir es wie den Geist vergangener Weihnachten in Charles Dickens Klassiker „The Christmas Carol“ und reisen in die Zeit zurück ins Jahr 2023, als JuMBOs zum ersten Mal entdeckt wurden, um zu sehen, wie sie sich jeder Kategorisierung widersetzten .
„Braune Zwerge, Planeten oder Sterne“ JuMBOs spielen Scharaden mit Astronomen
Wie oben erläutert, besteht das große Geheimnis von JuMBOs darin, dass sie sich scheinbar den Entstehungswegen entziehen, die sowohl zu Sternen als auch zu Planeten führen.
JuMBOs haben Massen, die ein paar Mal so groß sind wie die von Jupiter, was sofort darauf hindeutet, dass sie sich auch wie Planeten aus dem Ring aus Gas und Staub bilden, der junge Sterne umgibt. Die im Orionnebel gefundenen JuMBO-Paare sind jedoch nicht mit Sternen verbunden.
Das ist erklärbar. Planeten geraten oft in „Abtrünnigkeit“ und werden durch Gravitationswechselwirkungen mit vorbeiziehenden „Eindringlingssternen“ oder sogar durch Wechselwirkungen mit ihren eigenen Planetengeschwistern aus den Planetensystemen ausgeschleudert.
Das Problem bei dieser Idee, JuMBOs zu erklären, besteht darin, dass die Energie, die benötigt wird, um zwei Planeten aus der Umgebung ihres Sterns herauszuschleudern, auch dazu führen sollte, dass ihre binäre Anordnung zerstört wird. Dennoch existieren JuMBOs immer noch in Binärdateien.
Natürlich ist es plausibel, dass ein ungewöhnliches Ereignis dazu führen könnte, dass Zwillingsplaneten herausgeschleudert werden, ohne sie zu teilen. Allerdings haben Astronomen nicht ein oder zwei JuMBO-Paare im Orion entdeckt; Sie fanden 42 in einer relativ kleinen Ecke der Milchstraße! Das deutet darauf hin, dass es sich bei dem, was hier vor sich geht, nicht um einen ungewöhnlichen Vorfall handelt.
Warum dachten Astronomen also, dass JuMBOs nicht wie Sterne entstanden seien? Das lag an ihren Massen.
Sterne entstehen, wenn überdichte Flecken in einer massiven Gas- und Staubwolke unter ihrer eigenen Schwerkraft wachsen und kollabieren. Dadurch entsteht ein Protostern, der weiterhin Materie aus seinem pränatalen Kokon aus Gas und Staub sammelt. Normalerweise sammeln diese Protosterne genug Masse, um im Kern die Drücke und Temperaturen zu erzeugen, die zur Fusion von Wasserstoff zu Helium erforderlich sind. Dies ist der Kernprozess, der definiert, was ein Hauptreihenstern ist.
Wie Parker betonte, werden viele Sterne mit einem Doppelsternpartner aus derselben Wolke geboren und werden zu Doppelsternen. Man schätzt, dass etwa die Hälfte aller bekannten Sterne eine solche Partnerschaft eingeht. Rätsel gelöst, oder? Falsch!
Hier ist der Haken.
Je massereicher ein Stern ist, desto wahrscheinlicher ist es, dass er sich in einem Doppelsternsystem befindet. Etwa 75 % der massereichsten Sterne existieren mit einem Partner. Diese Zahl sinkt bei Sternen mit Massen wie der Sonne auf etwa 50 % und sinkt weiter, wenn die Masse abnimmt. Das bedeutet, dass die Wahrscheinlichkeit, einen Stern mit einer Planetenmasse im Binärsystem zu finden, praktisch Null sein sollte.
Denken Sie daran, dass das JWST allein in einem Nebel 42 JuMBO-Paare gefunden hat. Auch das deutet darauf hin, dass hier etwas vor sich geht, das mehr als nur ein Zufall ist.
JuMBOs sind überhaupt keine Schurken
In der Theorie von Parker und Diamond entstehen JuMBOs tatsächlich wie Sterne, aber sie verfügen zunächst über genügend Masse, um in Doppelsternsystemen leben zu können. Es ist dann die heftige Strahlung, die von anderen, massereicheren Sternen ausgeht, die einen großen Teil dieser Masse abträgt und so JuMBOs mit Planetenmassen zurücklässt.
„Dadurch entfällt die Notwendigkeit, dass sich JuMBOs als massereiche Planeten bilden und irgendwie als Doppelsternpaar von ihren Muttersternen abgeschleudert werden“, sagte Parker. „Sie sind nicht wirklich ‚Schurken‘. Unserer Vorstellung nach hätten JuMBOs ein normales und gemeinsames Sternsystem gebildet, wenn es nicht die extreme Strahlung nahegelegener massereicher Sterne gegeben hätte, von denen es im Orion mehrere gibt.“
Er fügte hinzu, dass die Theorie auch die Notwendigkeit ausschließt, dass sich JuMBOs als Braune Zwerge mit sehr unkonventionellen Bahnabständen mit binären Partnern bilden, die sonst nirgendwo im Kosmos beobachtet werden.
Bei den Braunen Zwergen, auf die sich Parker bezieht, handelt es sich um Objekte, die sich wie Sterne bilden, aber während dieser Protosternphase nicht genug Masse ansammeln, um die Fusion von Wasserstoff zu Helium auszulösen. Aus diesem Grund erhalten Braune Zwerge oft den etwas unfairen Spitznamen „gescheiterte Sterne“.
Sie haben Massen zwischen etwa dem 10- und 80-fachen der Jupitermasse, was etwa dem 0,01- bis 0,08-fachen der Sonnenmasse entspricht. Wie angesichts dieser geringen Massen zu erwarten ist, sind Braune Zwerge in Doppelsternsystemen selten anzutreffen.
„Ich stelle mir JuMBOs als eine Mischung aus Sternen und Braunen Zwergen vor – sie wären wie Sterne gewesen, wenn nicht die Strahlung der massereicheren Sterne gewesen wäre, die sie eher zu Braunen Zwergen geformt hat.“
Parker erklärte, dass Astronomen, um seine und Diamonds Idee zu überprüfen, andere Sternentstehungsregionen voller massereicher Sterne nach JuMBOs durchsuchen müssen. Wenn sie richtig sind, sollten die JuMBOs in ihrer Nähe umso kleiner sein, je stärker die Strahlung dieser Sterne ist!
„In Regionen, in denen es viele massereiche Sterne gibt, sollten die JuMBOs also weniger massereich sein“, fuhr er fort. „Alternativ: Wenn wir JuMBOs in Regionen finden würden, in denen es keine Strahlung von massereichen Sternen gibt, würde das unsere Idee sofort ausschließen!“
Parker glaubt, dass Astronomen möglicherweise schnell handeln müssen, um diese JuMBO-Paare im Orion zu untersuchen. Aber wenn er und Diamond Recht haben, machen Sie sich keine Sorgen – in Kürze dürften neue JuMBOs auftauchen.
„Ich habe daran gearbeitet, zu berechnen, ob JuMBOs in einer überfüllten Umgebung wie dem Orionnebelhaufen sehr lange überleben würden“, sagte er. „Es scheint, dass viele von ihnen gestört sind, was bedeutet, dass sich viel mehr als die beobachteten bilden müssten, um die Beobachtungen zu erklären.“
Wenn Astronomen Parker ein Weihnachtsgeschenk für seine und Diamonds Theorie schenken möchten, wird der Forscher der University of Sheffield mit einer Überraschung zufrieden sein. Das bringt seine Einstellung zu Entdeckungen wie JuMBOs wirklich auf den Punkt.
„Mein Mantra lautet: ‚Erwarte niemals etwas und bleibe immer offen!‘“, schloss Parker. „Es wird immer einen Aspekt der Physik geben, den wir nicht berücksichtigt oder übersehen haben, also sollte nichts überraschend sein, aber alles ist faszinierend und es ist unsere Aufgabe, alles zu erklären!“
Das bedeutet, dass er die Socken, die Sie weitergeben möchten, nicht erwartet!
Die Forschungsergebnisse von Diamond und Parker wurden im November im Astrophysical Journal veröffentlicht.
