Nach der Nebelhypothese bilden sich Sterne und ihre Planetensysteme aus riesigen Staub- und Gaswolken. Nach einem Gravitationskollaps im Zentrum (der den Stern erzeugt) bildet die verbleibende Materie eine Akkretionsscheibe in der Umlaufbahn um sie herum. Im Laufe der Zeit wird diese Materie dem Stern zugeführt - wodurch er massereicher wird - und führt auch zur Schaffung eines Planetensystems.
Und bis zu dieser Woche war die Nebelhypothese genau das. Angesichts der Entfernung und der Tatsache, dass die Bildung von Sternensystemen Milliarden von Jahren dauert, ist es ziemlich schwierig, den Prozess in verschiedenen Stadien mitzuerleben. Dank der Bemühungen eines Forscherteams aus den USA und Taiwan haben Astronomen nun das erste klare Bild eines jungen Sterns aufgenommen, der von einer Akkretionsscheibe umgeben ist.
Wie sie in ihrem kürzlich in der Zeitschrift veröffentlichten Artikel „Erste Erkennung der äquatorialen dunklen Staubspur in einer Protostellarscheibe bei Wellenlänge im Submillimeterbereich“ erklärt haben Fortschritte in der Wissenschaft - Diese Festplatten sind aufgrund ihrer geringen Größe räumlich schwer aufzulösen. Mithilfe des Atacama Large Millimeter / Submillimeter Arrays (ALMA), das eine beispiellose Auflösung bietet, konnten sie jedoch die Scheibe eines Sterns auflösen und detailliert untersuchen.
Das fragliche Protostellarsystem ist als HH 212 bekannt, ein junges Sternensystem (40.000 Jahre alt) im Orion-Sternbild, ungefähr 1300 Lichtjahre von der Erde entfernt. Dieses Sternensystem ist bekannt für seinen starken bipolaren Strahl - d. H. Die kontinuierlichen Ströme ionisierten Gases von seinen Polen -, von dem angenommen wird, dass es dazu führt, dass Materie effizienter akkretiert wird. Aufgrund seines Alters und seiner Position relativ zur Erde war dieses Protostarsystem in der Vergangenheit ein beliebtes Ziel für Astronomen.
Grundsätzlich ist das Sternensystem aufgrund der Tatsache, dass es sich noch in einer frühen Phase der Entstehung befindet (und dass es direkt betrachtet werden kann), ideal für die Untersuchung der Entwicklung von Sternen mit geringer Masse. Frühere Suchanfragen hatten jedoch eine maximale Auflösung von 200 AE, was bedeutete, dass Astronomen nur einen Hinweis auf eine kleine staubige Scheibe erhalten konnten. Diese Scheibe erschien als abgeflachte Hülle, die sich in Richtung des Protosterns in der Mitte drehte.
Mit der Auflösung von ALMA (8 AU oder 25-mal höher) konnte das Forscherteam nicht nur die Akkretionsscheibe erkennen, sondern auch ihre Staubemissionen bei Wellenlängen im Submillimeterbereich räumlich auflösen. Wie Chin-Fei Lee - ein wissenschaftlicher Mitarbeiter am Academia Sinica Institut für Astronomie und Astrophysik (ASIAA) in Taiwan und Hauptautor des Papiers - in einer ALMA-Pressemitteilung sagte:
„Es ist so erstaunlich, eine so detaillierte Struktur einer sehr jungen Akkretionsscheibe zu sehen. Seit vielen Jahren suchen Astronomen in der frühesten Phase der Sternentstehung nach Akkretionsscheiben, um ihre Struktur zu bestimmen, wie sie gebildet werden und wie der Akkretionsprozess abläuft. Wenn wir jetzt den ALMA mit seiner vollen Auflösungskraft verwenden, erkennen wir nicht nur eine Akkretionsscheibe, sondern lösen sie auch, insbesondere ihre vertikale Struktur, im Detail auf. “
Was sie beobachteten, war eine Scheibe mit einem Radius von ungefähr 60 astronomischen Einheiten, der etwas größer ist als der Abstand von der Sonne und der Außenkante des Kuipergürtels (50 AE). Sie stellten auch fest, dass die Scheibe aus Silikatmineralien, Eisen und anderen interstellaren Stoffen bestand und aus einer markanten äquatorialen dunklen Schicht bestand, die zwischen zwei helleren Schichten angeordnet war.
Dieser Kontrast zwischen hellen und dunklen Abschnitten war auf relativ niedrige Temperaturen und eine hohe optische Tiefe nahe der Mittelebene der Scheibe zurückzuführen. Währenddessen zeigten die Schichten über und unter der Mittelebene eine größere Absorption sowohl in der optischen als auch in der nahen Infrarotlichtwellenlänge. Aufgrund dieses vielschichtigen Erscheinungsbilds beschrieb das Forscherteam es als „Hamburger“.
Diese Beobachtungen sind aufregende Neuigkeiten für die astronomische Gemeinschaft, nicht nur, weil sie eine Premiere sind. Darüber hinaus bieten sie eine neue Möglichkeit, kleine Scheiben rund um die jüngsten Protosterne zu untersuchen. Und mit der Art der hochauflösenden Bildgebung, die möglicherweise von ALMA und anderen Teleskopen der nächsten Generation erstellt wird, können Astronomen Theorien zur Scheibenbildung neue und stärkere Einschränkungen auferlegen.
Wie Zhi-Yun Li von der University of Virginia (der Co-Autor der Studie) es ausdrückte:
„In der frühesten Phase der Sternentstehung gibt es theoretische Schwierigkeiten bei der Herstellung einer solchen Scheibe, da Magnetfelder die Rotation von kollabierendem Material verlangsamen können und verhindern, dass sich eine solche Scheibe um einen sehr jungen Protostern bildet. Dieser neue Befund impliziert, dass der Verzögerungseffekt von Magnetfeldern bei der Scheibenbildung möglicherweise nicht so effizient ist, wie wir zuvor dachten. “
Eine Chance, Sterne und Planetensysteme in ihrer frühesten Entstehungsphase zu beobachten und eine Gelegenheit, unsere Theorien darüber zu testen, wie alles gemacht wird? Auf keinen Fall etwas, das jeden Tag passiert!
Und genießen Sie dieses Video der Beobachtung mit freundlicher Genehmigung von ALMA, das von Dr. Lee erzählt wird:
