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Massereiche Jungsterne haben sich wohl erst vor 60 Jahren getroffen
Zwei massereiche Protosterne in rund 5.500 Lichtjahren Entfernung bilden ein ungewöhnlich junges Paar. Aus fast acht Jahren hochauflösender Beobachtungen rekonstruieren Astronomen eine stark exzentrische, nahezu parabolische Bahn und gegeneinander verkippte Scheiben. Modelllösungen legen nahe, dass sich beide Sterne unabhängig bildeten und sich erst vor rund 60 Jahren nahe begegneten.
Granada (Spanien). Massereiche Sterne entstehen besonders häufig in Doppel- oder Mehrfachsystemen, doch wie eng beieinander liegende Paare schon während ihrer Entstehung zusammenfinden, ist schwer zu beobachten. Sie sind tief in dichten Gas- und Staubwolken verborgen, weshalb vor allem ihre Bahnen und Scheiben verraten können, ob die Sterne gemeinsam entstanden oder erst später zueinander kamen.
Forscher der Shanghai Jiao Tong University (SJTU) um Yichen Zhang haben dafür das Protosternsystem IRAS 07299−1651 untersucht. Es liegt rund 1,68 Kiloparsec entfernt und besteht aus zwei noch wachsenden massereichen Sternen. Das Team verfolgte ihre Positionen von 2016 bis 2024 mit dem Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) und dem Karl G. Jansky Very Large Array (VLA). Infrarotbilder des James Webb Space Telescope (JWST) und des Very Large Telescope (VLT) ergänzten die Radiodaten und halfen dabei, die Richtungen der Jets zu bestimmen.
„Zum ersten Mal konnten wir beobachten, wie sich zwei massereiche Sterne umeinander bewegen, während sie noch entstehen“, sagt Yichen Zhang.
Die Positionsmessungen zeigen eine relative Bewegung am Himmel von 10,4 ± 1,6 Kilometern pro Sekunde, hinzu kommt ein Geschwindigkeitsunterschied von rund zehn Kilometern pro Sekunde entlang der Sichtlinie. Zusammen mit Messungen der rotierenden ionisierten Gasscheiben und Modellierungen der Sternstrahlung ließ sich daraus die dreidimensionale Bahn des Systems eingrenzen.
„Jedes Teleskop lieferte ein anderes Teil des Puzzles“, erklärt Rubén Fedriani vom Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC).
Für eine Gesamtmasse von ungefähr 20 bis 30 Sonnenmassen bevorzugen die Bahnanpassungen stark exzentrische Lösungen, deren Exzentrizität nahe bei eins liegt. Damit bewegen sich die beiden Protosterne nicht auf einer annähernd kreisförmigen Bahn. Weniger exzentrische gebundene Bahnen sind weiterhin möglich, weil bisher nur ein kleiner Teil der gesamten Bewegung beobachtet wurde.
In repräsentativen parabelförmigen Modellbahnen kamen sich die Sterne bis auf etwa 139 astronomische Einheiten nahe. Der engste Vorbeiflug liegt dort im Mittel 58 Jahre vor den Beobachtungsepochen von 2016 bis 2024. Die Unsicherheit ist groß, weshalb dieser Zeitpunkt keine direkte Altersmessung des Doppelsterns darstellt. Der heutige dreidimensionale Abstand der beiden Komponenten beträgt ungefähr 220 astronomische Einheiten.
Auch die Scheiben passen nicht zu einem geordneten gemeinsamen Ursprung, denn die beiden zirkumstellaren Scheiben sind gegeneinander um rund 99 Grad verkippt und stehen jeweils stark schräg zur Bahnebene. Für eine Scheibe ergibt sich ein Winkel von rund 59 Grad zur Orbitalebene, für die andere etwa 133 Grad. Die starke Fehlstellung bleibt auch bei alternativen Annahmen über die Blickrichtung bestehen.
Diese Architektur spricht gegen die frühere Deutung, das enge Paar sei durch die Fragmentierung einer gemeinsamen massereichen Scheibe entstanden. Ein solcher Ursprung würde eher ähnlich ausgerichtete Drehimpulse erwarten lassen. Die neue Rekonstruktion passt stattdessen zu einem Szenario, in dem beide Protosterne zunächst in getrennten Sternentstehungskernen entstanden und sich später bei einer fast parabolischen Begegnung stark annäherten.