Astronomen sind verständlicherweise fasziniert vom Epsilon Eridani-System. Zum einen befindet sich dieses Sternensystem in unmittelbarer Nähe zu unserem eigenen, etwa 10,5 Lichtjahre vom Sonnensystem entfernt. Zweitens ist seit einiger Zeit bekannt, dass es zwei Asteroidengürtel und eine große Trümmerscheibe enthält. Und drittens vermuten Astronomen seit vielen Jahren, dass dieser Stern auch ein Planetensystem haben könnte.
Darüber hinaus hat eine neue Studie eines Teams von Astronomen gezeigt, dass Epsilon Eridani möglicherweise so ist, wie unser eigenes Sonnensystem in jungen Jahren war. Das Team stützte sich auf das SOFIA-Flugzeug (Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy) der NASA und führte eine detaillierte Analyse des Systems durch, die zeigte, wie es eine Architektur aufweist, die bemerkenswert ähnlich ist, wie Astronomen glauben, dass das Sonnensystem einst aussah.
Unter der Leitung von Kate Su - Associate Astronomer am Steward Observatory der University of Arizona - gehören Forscher und Astronomen des Instituts für Physik und Astronomie der Iowa State University, des Astrophysical Institute und des University Observatory der University of Jena (Deutschland) zum Team. und das Jet Propulsion Laboratory und das Ames Research Center der NASA.
Für ihre Studie - deren Ergebnisse in veröffentlicht wurden Das astronomische Journal Unter dem Titel „Die innere Verteilung von 25 AU-Trümmern im Epsilon-Eri-System“ stützte sich das Team auf Daten, die bei einem SOFIA-Flug im Januar 2015 gewonnen wurden. In Kombination mit detaillierten Computermodellen und jahrelangen Forschungsarbeiten konnten sie dies tun neue Bestimmungen über die Struktur der Trümmerscheibe.
Wie bereits erwähnt, haben frühere Studien von Epsilon Eridani gezeigt, dass das System von Ringen umgeben ist, die aus Materialien bestehen, die im Wesentlichen Reste des Prozesses der Planetenbildung sind. Solche Ringe bestehen aus Gas und Staub und enthalten vermutlich auch viele kleine felsige und eisige Körper - wie den Kuipergürtel des Sonnensystems, der unsere Sonne jenseits von Neptun umkreist.
Sorgfältige Messungen der Bewegung der Scheibe haben auch gezeigt, dass ein Planet mit fast der gleichen Masse wie Jupiter den Stern in einer Entfernung umkreist, die mit der Entfernung von Jupiter von der Sonne vergleichbar ist. Basierend auf früheren Daten, die vom Spitzer-Weltraumteleskop der NASA erhalten wurden, konnten Wissenschaftler die Position von warmem Material innerhalb der Scheibe - d. H. Staub und Gas - nicht bestimmen, was zu zwei Modellen führte.
In einem Fall wird warmes Material in zwei schmalen Trümmerringen konzentriert, die den Stern in Abständen umkreisen, die dem Haupt-Asteroidengürtel und dem Uranus in unserem Sonnensystem entsprechen. Nach diesem Modell wäre der größte Planet im System wahrscheinlich mit einem benachbarten Trümmergürtel verbunden. Im anderen Fall befindet sich warmes Material in einer breiten Scheibe, ist nicht in asteroidengürtelartigen Ringen konzentriert und ist keinem Planeten im inneren Bereich zugeordnet.
Anhand der neuen SOFIA-Bilder konnten Su und ihr Team feststellen, dass das warme Material um Epsilon Eridani so angeordnet ist, wie es das erste Modell vorschlägt. Im Wesentlichen befindet es sich in mindestens einem schmalen Gürtel und nicht in einer breiten durchgehenden Scheibe. Wie Su in einer Pressemitteilung der NASA erklärte:
„Die hohe räumliche Auflösung von SOFIA in Kombination mit der einzigartigen Wellenlängenabdeckung und dem beeindruckenden Dynamikbereich der FORCAST-Kamera ermöglichte es uns, die Wärmeabgabe um eps Eri aufzulösen, was das Modell bestätigte, das das warme Material in der Nähe der Umlaufbahn des Jupiter-Planeten lokalisierte. Darüber hinaus wird ein planetarisches Massenobjekt benötigt, um die Staubschicht von der äußeren Zone abzuhalten, ähnlich wie Neptuns Rolle in unserem Sonnensystem. Es ist wirklich beeindruckend, wie eps Eri, eine viel jüngere Version unseres Sonnensystems, wie unsere zusammengesetzt ist. “
Möglich wurden diese Beobachtungen durch die Bordteleskope von SOFIA, die einen größeren Durchmesser als Spitzer haben - 2,5 Meter (100 Zoll) im Vergleich zu Spitzers 0,85 m (33,5 Zoll). Dies ermöglichte eine weitaus größere Auflösung, mit der das Team Details innerhalb des Epsilon Eridani-Systems erkannte, die dreimal kleiner waren als die anhand der Spitzer-Daten beobachteten.
Darüber hinaus nutzte das Team die leistungsstarke Mittelinfrarotkamera von SOFIA - die Infrarot-CAmera für schwache Objekte für das SOFIA-Teleskop (FORCAST). Mit diesem Instrument konnte das Team die stärksten Infrarotemissionen des warmen Materials um den Stern untersuchen, die ansonsten von bodengestützten Observatorien nicht nachweisbar sind - bei Wellenlängen zwischen 25 und 40 Mikrometern.
Diese Beobachtungen zeigen weiter, dass das Epsilon Eridani-System unserem sehr ähnlich ist, wenn auch in jüngerer Form. Zusätzlich zu Asteroidengürteln und einer Trümmerscheibe, die unserem Hauptgürtel und Kuipergürtel ähnelt, scheint es, dass wahrscheinlich mehr Planeten darauf warten, in den Zwischenräumen gefunden zu werden. Daher könnte das Studium dieses Systems Astronomen helfen, Dinge über die Geschichte unseres eigenen Sonnensystems zu lernen.
Massimo Marengo, einer der Mitautoren der Studie, ist außerordentlicher Professor am Institut für Physik und Astronomie der Iowa State University. Wie er in einer Pressemitteilung der Universität von Iowa erklärte:
„Dieser Stern beherbergt ein Planetensystem, das derzeit dieselben katastrophalen Prozesse durchläuft wie das Sonnensystem in seiner Jugend, als der Mond die meisten seiner Krater gewann, die Erde das Wasser in seinen Ozeanen erwarb und die Bedingungen für das Leben günstig waren auf unserem Planeten wurden gesetzt. "
Derzeit müssen weitere Studien zu diesem benachbarten Sternensystem durchgeführt werden, um mehr über seine Struktur zu erfahren und die Existenz weiterer Planeten zu bestätigen. Und es wird erwartet, dass der Einsatz von Instrumenten der nächsten Generation - wie das James Webb-Weltraumteleskop, dessen Start für Oktober 2018 geplant ist - in dieser Hinsicht äußerst hilfreich sein wird.
"Der Preis am Ende dieses Weges besteht darin, die wahre Struktur der nicht von dieser Welt stammenden Scheibe von Epsilon Eridani und ihre Wechselwirkungen mit der Kohorte von Planeten zu verstehen, die wahrscheinlich in ihrem System leben", schrieb Marengo in einem Newsletter über das Projekt. "SOFIA ist aufgrund seiner einzigartigen Fähigkeit, Infrarotlicht am trockenen Himmel der Stratosphäre einzufangen, der Zeitmaschine am nächsten und zeigt einen Blick auf die alte Vergangenheit der Erde, indem es die Gegenwart einer nahe gelegenen jungen Sonne beobachtet."
