Mithilfe des Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS), einer Raumsonde zur Suche nach Exoplaneten, entdeckten Astronomen ein ungewöhnliches Vierfachsternsystem. Im Rahmen einer weiteren Beobachtungskampagne zeigte XRISM, dass Signale heißen Plasmas der Umlaufbahn eines ansonsten unsichtbaren Begleitsterns folgen. Und eine neue Studie japanischer Wissenschaftler hat ergeben, dass unsere Sonne und zahlreiche ähnliche „Sonnenzwillinge“ möglicherweise gemeinsam aus dem Zentrum der Milchstraße gewandert sind.
Das größte Vier-Sterne-System der Welt
Mithilfe des NASA-Satelliten TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite), einer Raumsonde zur Suche nach Exoplaneten, haben Astronomen ein ungewöhnliches Vierfachsternsystem entdeckt. Dieses System ist das bisher nächstgelegene entdeckte Dreifachsternsystem und besteht aus drei Sternen und einem Stern (3+1 Sterne), einer Untergruppe der Vierfachsternsysteme. Besonders interessant ist, dass die Entdecker dieses Systems auch sein Schicksal bestimmen konnten.
Das System TIC 120362137 besteht aus einem stabilen und eng gebundenen inneren System aus drei einander umkreisenden Sternen, um das ein weiter entfernter äußerer Stern kreist und das System aus der Ferne beobachtet. Obwohl der äußere Stern etwa die gleiche Entfernung zum Trio aufweist wie Jupiter zur Sonne, würde das innere Sternensystem innerhalb der Umlaufbahn des Merkur, des sonnennächsten Planeten, um unseren Stern liegen. Die Ergebnisse der Studie wurden am 3. März 2026 in der Fachzeitschrift Nature Communications veröffentlicht.
TIC 120362137 ist eine wichtige Entdeckung für die Forschung, denn neben der Tatsache, dass 3+1-Systeme (sogenannte hierarchische Sternsysteme, in denen mehrere Sterne einander in einem relativ kleinen Bereich umkreisen) extrem selten sind, kann TIC 120362137 auch dazu beitragen, Sternentstehungsprozesse und die langfristige Stabilität der Umlaufbahnen besser zu verstehen.
„TIC 120362137 ist derzeit das kompakteste bekannte Vierfachsternsystem vom Typ 3+1“, sagte Teamleiter Tamás Borkovics, Forscher an der Universität Szeged in Ungarn, gegenüber Space.com.
Die ungewöhnliche Natur dieses Systems war jedoch auf den ersten Blick nicht ersichtlich.
„Eine einfache Analyse früher TESS-Daten zeigte uns, dass TIC 120362137 ein kompaktes, dicht gedrängtes Dreifach-Bedeckungssystem ist“, sagte Borkowitz. Der Forscher fügte hinzu, dass das bis dahin unbekannte System bei der ersten Beobachtung zunächst aus zwei Sternen zu bestehen schien, die sich alle 3,3 Erdtage gegenseitig bedecken, was zu einer ein- bis zweistündigen Verdunkelung führt.
Illustration des 3+1-Sternsystems TIC 120362137 von Robert Lee
„Wir kennen Tausende solcher Systeme, sogenannte Bedeckungsveränderliche. Zu diesem Zeitpunkt gab es also nichts Interessantes oder Ungewöhnliches“, fuhr er fort. „Dann stellten wir fest, dass alle 25 bis 26 Tage zusätzliche Helligkeitsveränderungen von ein bis zwei Tagen auftraten, was eindeutig darauf hindeutete, dass das System einen dritten Stern mit einer Umlaufzeit von etwa 51 Tagen enthalten musste. Daher kamen wir zu dem Schluss, dass es sich bei TIC 120362137 um ein dreifaches Bedeckungssystem handeln muss.“
„Allerdings wussten wir zu diesem Zeitpunkt noch nichts über den vierten Stern.“
Anschließend beobachtete das Team mehrere weitere Finsternisse, was auf die Existenz eines vierten Sterns hindeutete. Dessen Existenz wurde schließlich mit Hilfe des Tillinghast Echelle Spectrograph (TRES) am 1,5-Meter-Tillinghast-Teleskop auf dem Mount Hopkins in Arizona bestätigt.
„TIC 120362137 ist ein Rekordhalter, da wir herausgefunden haben, dass die Umlaufzeit des äußersten Sterns nur etwa 1046 Tage beträgt – die kürzeste aller bisher bekannten 3+1-Vierfachsternsysteme“, sagte Borkowitz. „Die Entdeckung solcher Systeme ist jedoch äußerst schwierig. Die vierte, äußerste Komponente durch die Beobachtung von Verfinsterungen, analog zur Suche nach dem inneren System, zu entdecken, erfordert deutlich mehr Zeit, möglicherweise sogar Jahrzehnte oder länger. Andere Wege zur Entdeckung des vierten Sterns sind zwar möglich, aber rein zufällig.“
Dem Team gelang es außerdem, weitere Eigenschaften der Sterne in diesem System zu bestimmen. Sie entdeckten, dass die drei innersten Sterne massereicher und heißer als die Sonne sind, während der äußerste Stern, der vierte, kühler und masseärmer und somit der Sonne ähnlicher ist. Mithilfe von Computersimulationen konnten die Forscher zudem die Zukunft dieses 3+1-Sternsystems vorhersagen, das letztendlich nur noch aus zwei Weißen Zwergen bestehen wird.
„Zuerst erreicht der massereichste Stern, die Hauptkomponente des innersten Doppelsternsystems, das Stadium eines Roten Riesen. In diesem Zustand verschmilzt er mit seinem Partner, dem Begleitstern des innersten Doppelsternsystems. Diesen Tochterstern nennen wir A’“, erklärte Borkowitz. „Nach etwa 276 Millionen Jahren, im zweiten Stadium, verschmilzt diese Nova, der verschmolzene Stern A‘, mit der dritten Sternkomponente, Stern B, sobald beide Sterne das Stadium eines Roten Riesen erreicht haben. Diese massereiche Nova nennen wir AB.“
Er fügte hinzu, dass der AB-Stern danach einen erheblichen Teil seiner Masse verlieren und schließlich zu einem Weißen Zwerg kollabieren wird. Gleichzeitig durchläuft der ferne vierte Stern einen ähnlichen Prozess und bildet einen zweiten Weißen Zwerg.
„Unser Evolutionsmodell sagt daher die Bildung eines Doppelsternsystems aus diesen beiden Weißen Zwergen mit einer Umlaufzeit von etwa 44 Tagen voraus“, sagte Borkowitz. „Der massereichere Weiße Zwerg mit einer Masse von etwa 89% der Sonnenmasse entsteht nach zwei Verschmelzungen der drei inneren Sterne, während der masseärmere Weiße Zwerg mit einer Masse von etwa 29 % der Sonnenmasse direkt aus dem vierten, äußersten Stern entsteht.“
Wechselwirkung zwischen zwei Begleitsternen
Ein unsichtbarer Begleiter, der Materie von dem mit bloßem Auge sichtbaren Stern Gamma-Cas absorbiert, wurde als Ursache für die ungewöhnlichen Röntgenstrahlen identifiziert, die von dem Sternsystem ausgehen. Damit ist ein Rätsel gelöst, das Astronomen über fünfzig Jahre lang beschäftigt hat, wie die Europäische Weltraumorganisation (ESA) berichtet.
Einzigartige hochauflösende Beobachtungen der Röntgenbildgebungs- und Spektroskopiemission (XRISM) zeigten, dass die Röntgenstrahlung mit der Umlaufbewegung eines begleitenden Weißen Zwergsterns zusammenhängt. Astronomen konnten dieses Rätsel damit endlich lösen. Eine detaillierte Beschreibung der Beobachtungen findet sich in einer neuen Publikation, die von Yael Naze von der Universität Lüttich (Belgien) mitverfasst wurde und im März 2026 in der Fachzeitschrift Astronomy & Astrophysics erschien.
„Seit Jahrzehnten arbeiten zahlreiche Forschungsgruppen hart daran, das Geheimnis von Gamma-Cas zu lüften. Und dank der hochpräzisen XRISM-Beobachtungen ist es uns nun endlich gelungen“, sagt Yael.
Der Stern Gamma Cas (γ-Cas) ist für Europäer in jeder wolkenlosen Nacht sichtbar. Er bildet den Mittelpunkt des markanten W-förmigen Sternbilds Kassiopeia.
Trotz seiner Sichtbarkeit am Nachthimmel ist es seit 1866 von Geheimnissen umgeben, als dem italienischen Astronomen Angelo Secchi etwas Ungewöhnliches an seinem Lichtprofil auffiel. Sein Wasserstoff-„Fingerabdruck“ war hell, während er bei Sternen wie unserer Sonne normalerweise als dunkle Linie erscheint.
Dieses seltsame Merkmal führte zur Entstehung einer neuen Klasse von Sternen, den sogenannten Be-Sternen, bei denen das für heiße, blauweiße, massereiche Sterne charakteristische „B“ mit dem durch die besondere Emission von Wasserstoff gebildeten „e“ verschmolzen ist.
Es dauerte mehrere Jahrzehnte, bis Astronomen erkannten, dass diese Emissionen von einer rotierenden Materiescheibe stammen, die von einem schnell rotierenden Stern ausgestoßen wird. Solche Scheiben können sich im Laufe der Zeit bilden und wieder auflösen, was zu Helligkeitsschwankungen des Sterns führt. Deshalb ist er bis heute ein beliebtes Beobachtungsobjekt für Amateurastronomen.
Hochauflösende Beobachtungen mit dem XRISM-Teleskop haben den Ursprung der ungewöhnlichen Röntgenstrahlung des mit bloßem Auge sichtbaren Sterns Gamma-Cas enthüllt: Material, das auf seinen weißen Zwergbegleiter fällt. ESA
Mit verbesserten Teleskopbeobachtungen wurde es möglich, die Bewegung von Gamma-Kasa zu verfolgen und so die Existenz eines massearmen Begleitsterns nachzuweisen. Da dieser Begleiter für direkte Teleskopbeobachtungen unsichtbar bleibt, vermuten Astronomen, dass es sich um einen Weißen Zwerg handeln könnte – ein kompaktes Objekt mit der Masse der Sonne, aber der Größe der Erde.
Mitte der 1970er-Jahre tauchte dann ein neues Rätsel auf: Gamma-Cas emittierte ungewöhnlich hochenergetische Röntgenstrahlung. Weitere Untersuchungen ergaben, dass die Quelle dieses Röntgenleuchtens hauptsächlich extrem heißes Plasma mit einer Temperatur von 150 Millionen Grad war, das eine etwa 40-mal höhere Leuchtkraft aufwies, als man sie typischerweise für so massereiche Sterne erwartet.
Mit dem Aufkommen von Röntgen-Weltraumteleskopen, darunter XMM-Newton der Europäischen Weltraumorganisation, Chandra der NASA und das deutsch geleitete eROSITA, haben Astronomen etwa zwei Dutzend Gamma-Cas-Sterne mit ähnlicher, ungewöhnlicher Röntgenemission entdeckt, die eine besondere Gruppe unter den Be-Sternen im Allgemeinen bilden.
Im Laufe der Jahre hat sich die Erklärung für die hochenergetische Röntgenstrahlung auf zwei konkurrierende Theorien eingegrenzt. Könnte das lokale Magnetfeld des Sterns mit dem Magnetfeld der umgebenden Scheibe interagieren und dabei heißes Material erzeugen? Oder treffen die von der Scheibe des Be-Sterns erzeugten Röntgenstrahlen auf einen Weißen Zwerg als Begleiter?
Endlich steht ein Instrument mit ausreichender Präzision zur Verfügung, um dieses Rätsel zu lösen: das hochauflösende Spektrometer Resolve am Röntgendiffraktions-Bildgebungsteleskop XRISM. Im Rahmen einer eigens dafür durchgeführten Beobachtungskampagne enthüllte XRISM, dass die Signale des heißen Plasmas der Umlaufbahn eines ansonsten unsichtbaren Begleitsterns folgen. Anders ausgedrückt: Der Weiße Zwerg absorbiert Materie vom Gammastrahlenstern Cas und emittiert dabei Röntgenstrahlung.
„Frühere Studien mit XMM-Newton haben den Weg für XRISM geebnet und es uns ermöglicht, zahlreiche Theorien zu verwerfen und zu beweisen, welche der beiden letzten konkurrierenden Theorien zutrifft“, sagt Yael. „Es ist unglaublich aufregend, endlich direkte Beweise zur Lösung dieses Rätsels zu haben!“
Die Erkenntnis, dass es sich bei Gammastrahlen-Cas-Objekten um Be-Sterne handelt, die mit einem akkretierenden Weißen Zwerg gepaart sind, löst das Rätsel der Röntgenstrahlung. Sie wirft aber auch eine weitere faszinierende Frage auf: Wie entsteht und entwickelt sich die größere Population solcher Doppelsternsysteme?
Lange Zeit galten solche Paare als häufig, vor allem bei massearmen Sternen. Neuere Forschungsergebnisse deuten jedoch darauf hin, dass sie seltener sind als bisher angenommen und typischerweise bei massereichen Be-Sternen beobachtet werden.
„Wir glauben, dass der Schlüssel zum Verständnis darin liegt, wie genau die Wechselwirkung zwischen den beiden Sternen abläuft“, sagt Yael. „Jetzt, da wir die wahre Natur von Gamma-Cas kennen, können wir Modelle speziell für diese Klasse von Sternsystemen erstellen und unser Verständnis der Entwicklung von Doppelsternsystemen entsprechend aktualisieren.“
Wo man Gamma-Ca am Nachthimmel findet. ESA
„Es ist unglaublich zu sehen, wie sich dieses Rätsel über die Jahre hinweg nach und nach gelöst hat“, sagt Alice Borghese, ESA-Forscherin mit Spezialisierung auf Hochenergie-Astrophysik. „XMM-Newton hat hervorragende Arbeit geleistet, indem es verschiedene Theorien über Gammastrahlen-Cas widerlegt hat. Und dank der nächsten Generation modernster Instrumente, XRISM, haben wir nun das Ziel erreicht.“
„Dieses bemerkenswerte Ergebnis unterstreicht die enge Zusammenarbeit der japanischen, europäischen und amerikanischen XRISM-Teams“, fügt Matteo Guainazzi, XRISM-Projektwissenschaftler bei der ESA, hinzu. „Dieses internationale Team vereint die technische und wissenschaftliche Expertise, die erforderlich ist, um die größten Geheimnisse des Röntgenuniversums zu lösen und neue Forschungswege zu eröffnen.“
Siehe auch... Neue Methode zur Beobachtung einzelner Atome bestätigt jahrhundertealte quantenmechanische Theorie |
Die Raumsonde XRISM (ausgesprochen „kris-uh“) wurde am 7. September 2023 gestartet. Es handelt sich um eine Mission der japanischen Raumfahrtagentur JAXA in Zusammenarbeit mit NASA und ESA. Sie trägt zwei Instrumente: das Röntgenkalorimeter Resolve, das die Energie einzelner Röntgenphotonen messen und so ein Spektrum mit einer beispiellosen Energieauflösung erzeugen kann (die Fähigkeit des Instruments, die „Farben“ der Röntgenstrahlung zu unterscheiden), und eine großflächige Röntgen-CCD-Kamera namens Xtend zur Abbildung der Umgebung.
Die Sonne könnte Teil einer größeren Population von Sternen sein, die aus dem galaktischen Kern abgewandert sind.
Eine neue Studie hat ergeben, dass unsere Sonne und viele ähnliche „Sonnenzwillinge“ möglicherweise gemeinsam aus dem Zentrum der Milchstraße gewandert sind. Dies könnte das Sonnensystem potenziell lebensfreundlicher machen. Wissenschaftler veröffentlichten ihre Ergebnisse am 12. März 2026 in zwei Studien in der Fachzeitschrift „Astronomy & Astrophysics“.
Die Milchstraße ist von sogenannten Sonnenzwillingen umgeben – Sternen, die der Sonne physikalisch sehr ähnlich sind. Durch die Analyse dieser Sonnenzwillinge erhoffen sich Astronomen, mehr über die Geschichte der Sonne zu erfahren.
In zwei neuen Studien untersuchten Wissenschaftler Daten des Gaia-Satelliten der Europäischen Weltraumorganisation (ESA), der Informationen über zwei Milliarden Sterne gesammelt hatte, um die bisher präziseste 3D-Karte der Milchstraße zu erstellen. Sie konzentrierten sich dabei auf 6.594 Sonnenzwillinge, die sich in einem Umkreis von etwa 1.000 Lichtjahren um die Erde befinden. Diese Sammlung von Sonnenzwillingen ist etwa 30-mal größer als frühere Untersuchungen dieser Sterne.
Forscher haben zahlreiche weitere Sonnenzwillinge entdeckt, deren Alter dem der Sonne nahekommt. Durch die Analyse von Größe, Temperatur und Zusammensetzung dieser nahen Sonnenzwillinge konnten Taniguchi, Takuji Tsujimoto vom Nationalen Astronomischen Observatorium Japans und ihre Kollegen deren Alter bestimmen. Bei der Untersuchung der Altersspanne stellten sie einen breiten Peak von 1.551 Sternen fest, deren Alter zwischen vier und sechs Milliarden Jahren liegt. Zu dieser Population gehört auch unsere Sonne mit einem Alter von etwa 4,6 Milliarden Jahren.
Sterne wie unsere Sonne entstanden durch eine Massenmigration aus dem Zentrum der Milchstraße, die vor etwa 4–6 Milliarden Jahren stattfand. NAOJ
Die Entdeckung, dass die Sonne und viele ihrer Zwillingsgalaxien ein ähnliches Alter aufweisen und sich in etwa derselben Entfernung vom galaktischen Zentrum befinden, legt nahe, dass die aktuelle Position der Sonne kein Zufall ist. Frühere Studien haben gezeigt, dass die Sonne, basierend auf ihrer Metallizität – ihrem Anteil an Elementen, die schwerer als Wasserstoff und Helium sind –, mehr als 10.000 Lichtjahre näher an den inneren Regionen der Galaxie entstanden ist, wo die Metallhäufigkeit höher ist als in dem Teil der Galaxie, in dem sich die Sonne heute befindet.
Die neuen Ergebnisse legen nahe, dass die Sonne Teil einer größeren Population von Sternen sein könnte, die etwa zur gleichen Zeit – vor vier bis sechs Milliarden Jahren – aus dem galaktischen Kern abgewandert sind.
Diese Entdeckung wirft nicht nur Licht auf die Beschaffenheit unseres Sonnensystems, sondern auch auf die Entwicklung der Galaxie selbst. Im Zentrum der Milchstraße befindet sich eine gigantische, rotierende, balkenartige Struktur, die derzeit die Migration massiver Sterne behindert. Die neuen Daten enthüllen jedoch Details darüber, wann diese „mitrotierende, balkenartige Struktur“ entstanden ist. Die Forscher vermuten, dass die Entstehung dieser enormen, weitläufigen Struktur die Konzentration von Gas begünstigt und so die Sternentstehung eingeleitet hat, wodurch die Sterne schließlich nach außen gedrängt wurden.
Die Forscher sagten, die neuen Daten könnten auch Aufschluss darüber geben, welche Bedingungen die Entstehung des Lebens auf der Erde begünstigt haben könnten.
„Man geht davon aus, dass die inneren Regionen der Milchstraße eine lebensfeindlichere Umgebung darstellen, in der energiereiche Ereignisse wie Supernova-Explosionen häufiger auftreten“, sagte Taniguchi. Wenn die Sonne relativ bald nach ihrer Entstehung nach außen gewandert ist, „könnte das Sonnensystem den größten Teil seiner Geschichte in der ruhigeren äußeren Scheibe verbracht haben. Anders ausgedrückt: Die Sonne könnte nicht zufällig in eine lebensfreundliche Umgebung gelangt sein, sondern durch die Bildung eines galaktischen Balkens.“
Die Wissenschaftler planen, ihre Arbeit auf umfangreichere Daten des Gaia-Satelliten auszuweiten, dessen Veröffentlichung für Dezember 2026 geplant ist. Sie beabsichtigen außerdem, die Zusammensetzung dieser Sonnenzwillinge genauer zu untersuchen, was laut Taniguchi „dazu beitragen könnte, Sterne zu identifizieren, die am selben Ort und zur selben Zeit wie die Sonne entstanden sind – also echte Zwillinge“.
Siehe auch... Vollständige Liste der HTML/Javascript-Ereignishandler mit Beispielen Liste der erforderlichen Dokumente für eine Website in der Russischen Föderation |
