In einem Test seiner neuen hochauflösenden Funktionen teilt das Atacama Large Millimeter / Submillimeter Array (ALMA) gerne einige Familienschnappschüsse mit uns. Der junge HL Tau befindet sich etwa 450 Lichtjahre von uns entfernt im Sternbild Stier und sammelt Material um sich herum, um seine Planeten auszubrüten und Forscher zu faszinieren.
Dank ALMA-Bildern konnten Wissenschaftler Stadien der Planetenbildung beobachten, die vermutet, aber nie visuell bestätigt wurden. Dieser sehr junge Stern ist von mehreren konzentrischen Materialringen umgeben, die genau definierte Abstände aufweisen. Ist es möglich, dass diese deutlich markierten Lücken in der Sonnenschuttscheibe dort liegen, wo Planeten zu gelieren begonnen haben?
„Diese Merkmale sind mit ziemlicher Sicherheit das Ergebnis junger planetähnlicher Körper, die sich in der Scheibe bilden. Dies ist überraschend, da HL Tau nicht älter als eine Million Jahre ist und von solchen jungen Sternen keine großen Planetenkörper erwartet werden, die in der Lage sind, die Strukturen zu erzeugen, die wir auf diesem Bild sehen “, sagte Stuartt Corder, stellvertretender Direktor von ALMA.
„Als wir dieses Bild zum ersten Mal sahen, waren wir erstaunt über die spektakuläre Detailgenauigkeit. HL Tauri ist nicht älter als eine Million Jahre, doch seine Scheibe scheint bereits voller Planeten zu sein. Dieses eine Bild allein wird die Theorien der Planetenbildung revolutionieren “, erklärte Catherine Vlahakis, stellvertretende Programmwissenschaftlerin und leitende Programmwissenschaftlerin der ALMA Long Baseline Campaign.
Werfen wir einen Blick darauf, was wir über die Bildung des Sonnensystems verstehen.
Durch wiederholte Forschung vermuten Astronomen, dass alle Sterne entstehen, wenn Staub- und Gaswolken der Schwerkraft erliegen und auf sich selbst zusammenbrechen. Während sich der Stern zu entwickeln beginnt, bindet sich der Staub zusammen und verwandelt sich in eine „Sonnensystem-Suppe“, die aus einer Reihe von Sand und Steinen unterschiedlicher Größe besteht. Diese Trümmer erstarren schließlich zu einer dünnen Scheibe, die den Elternstern umgibt, und beherbergen neu gebildete Asteroiden, Kometen und Planeten. Während die Planeten Material in sich sammeln, formt sich ihre Schwerkraft neu zur Struktur der Scheibe, die sie gebildet hat. Wie das Ziehen einer Rasenkehrmaschine über abgefallene Blätter räumen diese Planeten einen Weg in ihrer Umlaufbahn frei und bilden Lücken. Schließlich zieht ihr Fortschritt das Gas und den Staub in eine noch engere und klarere Struktur. Jetzt hat ALMA uns gezeigt, was einst nur ein Computermodell war. Alles, was wir über die Planetenbildung zu wissen glaubten, ist wahr und ALMA hat es bewiesen.
„Dieses neue und unerwartete Ergebnis bietet einen unglaublichen Überblick über den Prozess der Planetenbildung. Diese Klarheit ist wichtig, um zu verstehen, wie unser eigenes Sonnensystem entstanden ist und wie sich Planeten im gesamten Universum bilden “, sagte Tony Beasley, Direktor des National Radio Astronomy Observatory (NRAO) in Charlottesville, Virginia, das ALMA-Operationen für Astronomen im Norden verwaltet Amerika.
„Das meiste, was wir heute über die Planetenbildung wissen, basiert auf der Theorie. Bilder mit dieser Detailstufe wurden bisher in Computersimulationen oder künstlerische Eindrücke verwiesen. Dieses hochauflösende Bild von HL Tauri zeigt, was ALMA erreichen kann, wenn es in seiner größten Konfiguration arbeitet, und leitet eine neue Ära in unserer Erforschung der Bildung von Sternen und Planeten ein “, sagt Tim de Zeeuw, Generaldirektor von ESO.
Der Hauptgrund, warum Astronomen diese Art von Struktur noch nie gesehen haben, ist leicht vorstellbar. Der Staub, der die Planetenscheibe um HL Tau erzeugt, verbirgt sie auch vor sichtbarem Licht. Dank der Fähigkeit von ALMA, bei viel längeren Wellenlängen zu „sehen“, kann es abbilden, was im Herzen der Cloud vor sich geht. „Dies ist wirklich eines der bemerkenswertesten Bilder, die jemals bei diesen Wellenlängen gesehen wurden. Die Detailgenauigkeit ist so exquisit, dass sie noch beeindruckender ist als viele optische Bilder. Die Tatsache, dass wir sehen können, wie Planeten geboren werden, hilft uns nicht nur zu verstehen, wie sich Planeten um andere Sterne bilden, sondern auch den Ursprung unseres eigenen Sonnensystems “, sagte der NRAO-Astronom Crystal Brogan.
Wie macht ALMA das? Nach Angaben des Forschungspersonals wurden die neuen hochauflösenden Funktionen durch einen Abstand der Antennen von bis zu 15 Kilometern erreicht. Diese Basislinie bei Millimeterwellenlängen ermöglichte eine Auflösung von 35 Millisekunden, was aus einer Entfernung von mehr als 110 Kilometern einem Penny entspricht. "Eine solche Auflösung kann nur mit den langen Basisfähigkeiten von ALMA erreicht werden und liefert Astronomen neue Informationen, die mit keiner anderen Einrichtung, einschließlich der besten optischen Observatorien, gesammelt werden können", bemerkte ALMA-Direktor Pierre Cox.
Die langen Basislinien bedeuten Erfolg für die ALMA-Beobachtungen und sind eine Hommage an die gesamte Technologie und Technik, die in ihre Konstruktion eingeflossen sind. Zukünftige Beobachtungen an der längsten möglichen Basislinie von ALMA von 16 Kilometern bedeuten noch detailliertere Bilder - und eine Gelegenheit, unser Wissen über den Kosmos und seine Funktionsweise weiter zu erweitern. "Diese Beobachtung zeigt die dramatischen und wichtigen Ergebnisse, die NSF bei der Unterstützung von erstklassigen Instrumenten wie ALMA erzielt", sagte Fleming Crim, stellvertretender Direktor der National Science Foundation für Mathematik und Physik. "ALMA schöpft sein enormes Potenzial zur Entdeckung des fernen Universums aus und spielt eine einzigartige und transformierende Rolle in der Astronomie."
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Quelle der Originalgeschichte: „Revolutionäres ALMA-Bild enthüllt planetare Genesis“ - ESO-Pressemitteilung
