Das schärfste Bild, das jemals von einer Staubscheibe um einen anderen Stern aufgenommen wurde, hat Strukturen in der Scheibe offenbart, die Anzeichen für unsichtbare Planeten sind.
Dr. Michael Liu, Astronom am Institut für Astronomie der Universität von Hawaii, hat mit dem Keck-Teleskop, dem weltweit größten Infrarot-Teleskop, hochauflösende Bilder des nahe gelegenen Sterns AU Microscopii (AU Mic) aufgenommen. In einer Entfernung von nur 33 Lichtjahren ist AU Mic der nächste Stern mit einer sichtbaren Staubscheibe. Es wird angenommen, dass solche Scheiben die Geburtsorte von Planeten sind.
„Wir können junge Planeten um AU Mic noch nicht direkt abbilden, aber sie können sich auch nicht vollständig vor uns verstecken. Sie offenbaren sich durch ihren Gravitationseinfluss und bilden Muster im Meer von Staubkörnern, die den Stern umkreisen “, sagte Dr. Liu.
Die Ergebnisse werden im Online-Science Express vom 12. August und in der Printausgabe von Science vom September veröffentlicht.
Eine Staubscheibe würde normalerweise relativ merkwürdig und symmetrisch erscheinen, da alle Störungen geglättet würden, wenn das Material den Stern umkreist. Dies wird jedoch im Fall von AU Mic nicht beobachtet. Stattdessen hat Dr. Liu festgestellt, dass die Scheibe uneben ist und Klumpen aufweist. Diese Strukturen entstehen und bleiben aufgrund des Gravitationseinflusses unsichtbarer planetarischer Begleiter erhalten.
Die Klumpen in der Scheibe von AU Mic liegen in Abständen von 25 bis 40 astronomischen Einheiten vom Zentralstern (wobei eine astronomische Einheit die Entfernung von der Erde zur Sonne ist) oder etwa 2 bis 4 Milliarden Meilen. In unserem eigenen Sonnensystem entspricht dies den Regionen, in denen Neptun und Pluto leben.
AU Mic ist ein dunkler roter Stern mit nur der Hälfte der Masse und einem Zehntel der Energieabgabe wie die Sonne. Frühere Studien haben gezeigt, dass AU Mic etwa 12 Millionen Jahre alt ist, eine Epoche, die als aktive Phase der Planetenbildung gilt. Im Vergleich dazu ist unsere Sonne ungefähr 4,6 Milliarden Jahre alt oder ungefähr 400 Mal älter, und die Planetenbildung ist längst beendet.
„Durch die Untersuchung sehr junger Sterne wie AU Mic erhalten wir Einblick in den Planetenbildungsprozess, während er stattfindet. Als Ergebnis erfahren wir etwas über die Geburt unseres eigenen Sonnensystems und seiner Planeten “, sagte Liu.
Die Bilder allein können uns noch nicht sagen, welche Arten von Planeten vorhanden sind, nur dass die Planeten massiv genug sind, um die Verteilung des Staubes durch Gravitation zu verändern. Es wird jedoch beobachtet, dass viele Strukturen in der AU Mic-Scheibe elliptisch (nicht kreisförmig) sind, was darauf hinweist, dass die Planetenbahnen elliptisch sind. Dies ist anders als in unserem eigenen Sonnensystem, wo die meisten Planeten Kreisbahnen folgen.
Bilder von Scheiben um nahegelegene Sterne sind sehr selten. Anfang dieses Jahres kündigten Dr. Liu und seine Kollegen die Entdeckung der großen Staubscheibe um AU Mic an. Das Licht von der AU Mic-Scheibe entsteht aus kleinen Staubpartikeln, die das Licht des Zentralsterns reflektieren. Die neuen Bilder sind 30-mal schärfer als die früheren und ermöglichen die Entdeckung der Klumpen in der inneren Scheibe von AU Mic.
Dr. Liu verwendete für diese Forschung das Keck II-Teleskop auf Mauna Kea, Hawaii. Die beiden Keck-Teleskope sind die größten Infrarot-Teleskope der Welt mit jeweils einem Primärspiegel von 10 Metern Durchmesser. Die Teleskope sind mit einer adaptiven Optik ausgestattet, einer leistungsstarken Technologie, die astronomische Bilder auf Unschärfen korrigiert, die durch die turbulente Erdatmosphäre verursacht werden.
Die resultierenden Infrarotbilder sind die schärfsten, die jemals von einer zirkumstellaren Scheibe erhalten wurden, mit einer Winkelauflösung von 1/25 Bogensekunde, etwa 1 / 500.000 des Durchmessers des Vollmonds. Wenn die Sicht einer Person so scharf wäre wie das adaptive Optiksystem von Keck, könnte sie eine Zeitschrift lesen, die eine Meile entfernt ist. Im Fall von AU Mic können die Keck-Bilder Merkmale von nur 0,4 astronomischen Einheiten erkennen, weniger als die Hälfte der Entfernung von der Erde zur Sonne.
"Es ist bemerkenswert, wie schnell sich die adaptive Optik bei Keck von einer exotischen Demonstrationstechnologie zu einer wissenschaftlichen Leistung von beispielloser Qualität entwickelt hat", sagte Dr. Frederic H. Chaffee, Direktor des W. M. Keck Observatoriums. „Wir treten in ein neues Zeitalter der hochauflösenden Bildgebung in der Astronomie ein. Lius atemberaubende Bilder möglicher Planeten in Formation um AU Mic wären vor einigen Jahren von keinem Teleskop - weltraumgestützt oder auf der Erde - vorstellbar gewesen. Dies ist eine aufregende Zeit für uns alle. “
Ein Vordruck des Papiers ist auf der astro-ph-Website zu finden
Diese Arbeit wurde teilweise von der National Science Foundation unterstützt.
Originalquelle: IfA-Pressemitteilung
