Doppelsterne und ihre verschiedenen Typen

Die Mehrheit der Sterne sind Teil eines Doppel- oder Mehrfachsystems und umkreisen ihren Partner in unterschiedlichen Abständen. Man unterscheidet zwischen mehreren Typen von Doppelsternen.

Künstlerische Darstellung des Doppelsternsystems HR 5171. | Foto: ESO

Doppelsterne lassen sich nach der Methode, die für ihre Beobachtung verwendet wird, klassifizieren. Betroffen sind ausschließlich physische Doppelsterne – also solche, die nicht nur scheinbar, sondern tatsächlich gravitativ aneinander gekoppelt sind. Wesentlich ist hier die Einteilung in visuelle, spektroskopische und astrometrische Doppelsterne.

Visuelle Doppelsterne

Bei dieser Art von Doppelsternen sind die Komponenten des Sternsystems mit optischen Mitteln erkennbar. Für die Trennung der Komponenten reicht in einigen Fällen bereits ein Amateurteleskop oder sogar das bloße Auge aus.

Meist befinden sich diese Doppelsterne in einem geringen Abstand von wenigen hundert Lichtjahren zur Erde. Prominente Beispiele für visuelle Doppelsterne sind Prokyon (α CMi) oder Mizar (ζ UMa).

Spektroskopische Doppelsterne

Für die Trennung der Komponenten eines spektroskopischen Doppelsternsystems reichen gewöhnliche optische Mittel nicht mehr aus. Stattdessen erfolgt die Beobachtung anhand ihrer Spektrallinien im elektromagnetischen Spektrum.

Entscheidend ist hier der sogenannte Dopplereffekt: Bewegt sich eine Strahlungsquelle in Richtung eines Beobachters, werden die elektromagnetischen Wellen – also das Licht – in seine Richtung gestaucht. Die Wellenlänge verkürzt sich. Bewegt sich die Strahlungsquelle jedoch vom Beobachter aus gesehen weg, werden die Wellen in die Länge gezogen.

Während kurzwellige Strahlung ihre Spektrallinien im blauen Bereich des elektromagnetischen Spektrums hinterlässt, finden sich die langen Wellenlängen im roten Bereich wieder.

Der Dopplereffekt bei Doppelsternen — Der kleinere Stern bewegt sich in Richtung des Beobachters und weist eine blauverschobene Strahlung auf. Der umgekehrte Effekt zeigt sich am größeren Stern.

Bewegt sich nun eine Komponente eines Doppelsternsystems zum Beobachter hin und eine andere Komponente vom Beobachter weg, ist die Strahlung des einen Sterns blauverschoben, die des anderen Sterns ist rotverschoben.

Beim Betrachten der Spektrallinien sind diese periodischen Verschiebungen klar ersichtlich.

Die Spektrallinien des Doppelsterns verschieben sich — Die Spektrallinien der beiden Sterne driften auseinander und gehen in den blauen bzw. roten Bereich des Spektrums über.

Die Strahlung der Sterne unterliegt jedoch nicht dem Dopplereffekt, wenn sich beide Komponenten weder zum Beobachter hin noch vom Beobachter weg bewegen. Eine Blau- oder Rotverschiebung der Spektrallinien ist somit nicht erkennbar.

Spektroskopische Doppelsterne umkreisen sich typischerweise in einem so geringen Abstand, dass sie nur wenige Stunden oder Wochen für einen Umlauf benötigen. Die Umlaufdauer kann anhand der Zeitabstände der Dopplerverschiebungen ermittelt werden.

Astrometrische Doppelsterne

Parallel dazu existieren Sternsysteme, deren hellere Komponente die kleinere Komponente schlichtweg zu überblenden scheint. In diesem Fall ist also einer der Sterne zu lichtschwach, um periodische Erscheinungen des Dopplereffekts verursachen zu können.

Dadurch, dass aber beide Komponenten gravitativ aneinander gebunden sind, beeinflussen sie gegenseitig ihre Bewegung. Die schwächere Komponente zerrt folglich an dem größeren Stern und bewirkt, dass er leicht zu "taumeln" beginnt.

Dieser sogenannte Star Wabble wird auch gentzt, um Exoplaneten nachzuweisen, die den gleichen Effekt bei ihrem Stern hervorrufen.

Doppelsterne, bei dem sich die kleinere Komponente lediglich durch die gravitative Wechselwirkung mit der Hauptkomponente bemerkbar macht, nennt man astrometrische Doppelsterne.