Doppelstern

Doppelsterne (Binärsterne) sind Systeme aus zwei Sternen, die durch gegenseitige Gravitation aneinander gebunden sind und einen gemeinsamen Schwerpunkt umkreisen. Über die Hälfte aller sonnenähnlichen Sterne in der Milchstraße sind Teil von Doppel- oder Mehrfachsternsystemen. Alpha Centauri ist ein Dreifachsystem, Sirius besteht aus einem Hauptreihenstern und einem Weißen Zwerg.

Doppelsterne sind astrophysikalisch bedeutend: In engen Systemen kann ein Stern Materie vom Begleiter abziehen, was zu Novae und Typ-Ia-Supernovae führt. Röntgendoppelsterne, in denen ein Neutronenstern oder Schwarzes Loch von einem Begleiter gespeist wird, gehören zu den hellsten Röntgenquellen am Himmel.

In der Science Fiction sind Doppelsterne ein klassisches Setting. Isaac Asimovs Nightfall (1941) spielt auf einem Planeten in einem Sechsfachsternsystem, auf dem alle paar Jahrtausende die Dunkelheit einbricht und die Zivilisation zerstört. Liu Cixins Die drei Sonnen dreht sich um das chaotische Dreikörperproblem im Alpha-Centauri-System. Star Wars' Tatooine mit seiner Doppelsonne ist eines der ikonischsten Bilder der Popkultur.

Für bewohnbare Planeten sind Doppelsterne eine Herausforderung: Die Bahndynamik ist komplex, und stabile habitable Zonen existieren nur in bestimmten Konfigurationen.

Tatsächlich gibt es zwei Arten von stabilen Planeten in Doppelsternsystemen. S-Typen (von separation) umkreisen nur einen der beiden Sterne in einem engen Orbit, weit innerhalb der gegenseitigen Störzone des Doppelsterns. P-Typen (von planet) umkreisen beide Sterne zusammen in einem weiten Orbit, außerhalb des gesamten Doppelsternsystems. Kepler-16b war der erste bestätigte P-Typ-Planet: ein Gasriese, der zwei Sterne umkreist, also ein echter Tatooine-Analog. Seitdem wurden mehrere ähnliche Systeme entdeckt. Einen Planeten in der habitablen Zone eines Doppelsternsystems zu finden, ist schwieriger, aber nicht unmöglich.

Die astrophysikalische Bedeutung von Doppelsternen geht weit über Planeten hinaus. Massereiche Doppelsterne (über 8 Sonnenmassen) enden in Verschmelzungen oder Supernovae, die schwere Elemente freisetzen. Weiße-Zwerg-Doppelsternsysteme, in denen ein Stern Materie vom anderen abzieht, produzieren Novae und Typ-Ia-Supernovae. Die Gravitationswellen-Ereignisse, die LIGO seit 2015 detektiert, stammen ausnahmslos von kompakten Doppelsternsystemen: Schwarze-Loch-Paare und Neutronenstern-Paare, die aufeinander zuspiralen. Doppelsterne sind die Laboratorien für die extremste Physik im Universum.