Neue Bilder einer relativ nahe gelegenen protoplanetaren Scheibe, die vom Subaru-Teleskop auf Mauna Kea aufgenommen wurden, zeigen seltsame bananenförmige Bögen, die den zentralen Kern umgeben. Die wahrscheinlichste Erklärung für diese Bögen ist, dass ein anderes Objekt den Stern umkreist. entweder ein Begleitstern oder ein großer Planet, und die Gravitationswechselwirkung dieses Begleiters verzerrt die Materialscheibe. Die protoplanetare Scheibe, bekannt als HT142527, befindet sich 650 Lichtjahre von der Erde entfernt.
Ein genauer Blick auf die protoplanetare Scheibe um einen jungen Stern durch zwei Astronomenteams, die das Subaru-Teleskop auf Mauna Kea verwenden, hat zur unerwarteten Entdeckung zweier einander gegenüberliegender bananenförmiger Bögen geführt. Die Scheibe, die den Stern HD142527 umgibt, zeigt auch eine Lücke, die der turbulente Geburtsort eines Planeten sein könnte, und einen ausgedehnten Bogen, der sich während einer kürzlichen Begegnung mit einem stellaren Nachbarn gebildet haben könnte. Diese Entdeckung verleiht der verwirrenden Vielfalt protoplanetarer Scheibenformen - von Donuts bis zu Spiralen -, die Astronomen bei der Untersuchung der Geburtsgründe von Planeten um andere Sterne finden, noch mehr Vielfalt.
Die Astronomen verwendeten zwei verschiedene Instrumente auf Subaru, um die Scheibe um HD 142527 zu beobachten. Ein Team der Nagoya-Universität, des Nationalen Astronomischen Observatoriums Japans / der Graduiertenuniversität für fortgeschrittene Studien (NAOJ / Sokendai) und der Kobe-Universität beobachtete die protoplanetare Scheibe mit dem Coronagraphic Imager mit adaptiver Optik (CIAO) im nahen Infrarot bei 1,65 und 2,2 Mikron mit einer Auflösung von 0,13 Bogensekunden. Dadurch konnte das Team Details der Scheibe in einem Maßstab sehen, der mit der Umlaufbahn von Uranus und Neptun in unserem eigenen Sonnensystem vergleichbar war. Die adaptive Optiktechnologie minimierte den Effekt der Erdatmosphäre, um die Bildqualität zu verbessern. Die Koronagraphie, die den Zentralstern versteckte, um schwächer werdendes Material leichter erkennen zu können, trug ebenfalls zu den erfolgreichen Beobachtungen bei.
Eine weitere Reihe von Beobachtungen von Forschern der Universität Tokio, der Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA), der NAOJ / Sokendai und der Ibaraki University konzentrierte sich auf die protoplanetare Scheibe im mittleren Infrarot mit einer Wellenlänge von 18,8 und 24,5 Mikrometern unter Verwendung der gekühlten Mittelinfrarotkamera von Subaru und Spektrograph (COMICS). Die Bilder mit räumlichen Auflösungen von 0,5 Bogensekunden und 0,6 Bogensekunden zeigen die von der Scheibe emittierte Strahlung auf mehr als 100 astronomische Einheiten oder den dreifachen Abstand zwischen Neptun und Sonne. Dies ist das erste Mal, dass eine protoplanetare Scheibe im mittleren Infrarot bis zu einer solchen Entfernung erkannt wurde.
Die Beobachtungen im mittleren Infrarotbereich erstrecken sich auch näher an den Stern heran und zeigen eine deutliche Lücke zwischen zwei getrennten Strukturen: einer kompakten Scheibe mit einem Radius von etwa 80 astronomischen Einheiten und einer ausgedehnten Scheibe, die die in den Beobachtungen im nahen Infrarot und gezeigte Form der Bananenspaltung widerspiegelt erreicht einen Radius von 170 astronomischen Einheiten. Sowohl für Bilder im nahen als auch im mittleren Infrarot ist der Helligkeitsunterschied auf den gegenüberliegenden Seiten der erweiterten Platte auf die Neigung der Platte zurückzuführen. Die weiter von uns entfernte Seite ist im nahen Infrarot schwächer. Im mittleren Infrarot ist es heller.
Die Beobachtungen im mittleren Infrarot zeigten auch sowohl die Größe der Staubkörner in der Scheibe als auch deren Temperatur. Anhand dieser Informationen konnte das Team feststellen, dass Staubkörner in der Scheibe zu Größen wachsen, die größer sind als es für den Staub zwischen Sternen typisch ist.
Bevor Astronomen diese detaillierten Bilder erhielten, erwarteten sie glatte Scheiben um junge Sterne. Jüngste Beobachtungen von Scheiben um die Sterne GG Tauri und AB Aurigae haben das Bild jedoch verändert. GG Tauri hat eine Donut-förmige Scheibe, und die Scheibe um AB Aurigae ist deutlich spiralförmig. Die „Banana Split“ -Konstruktion von HD142527 scheint nun eine Variation des Themas verschiedener protoplanetarer Scheiben zu sein.
Die wahrscheinlichste Erklärung für die „Bananensplit“ -Form von HD 142527 ist das Vorhandensein eines anderen Objekts, das den Stern umkreist, eines viel dunkleren Begleitsterns oder möglicherweise eines Planeten. Der ausgedehnte Bogen ist höchstwahrscheinlich auf das Gravitationsschleppen eines vorbeiziehenden Sterns in den letzten tausend Jahren zurückzuführen. Da Astronomen erwarten, dass die meisten Sterne zusammen mit anderen Sternen in Gruppen geboren werden, sind viele Merkmale der neu kartierten Festplatte von HD142427 möglicherweise anderen Sternen gemeinsam, die mit Gefährten geboren wurden.
Die neuen Bilder sind die ersten Bilder der protoplanetaren Scheibe von HD142527, die jemals erhalten wurden, und gehören zu den wenigen Beispielen für die erfolgreiche direkte Abbildung einer protoplanetaren Scheibe von einem erdgebundenen Teleskop. HD142527 liegt nur etwa 650 Lichtjahre von der Erde entfernt. Trotz der Nähe dieses Sterns erschweren Turbulenzen in der Atmosphäre unseres eigenen Planeten klare Bilder seiner schwachen protoplanetaren Scheibe
erhalten. Die erfolgreichen Beobachtungen, die zu diesen Ergebnissen führten, beruhten auf der Größe, Stabilität und Position des Subaru-Teleskops und seiner Instrumente sowie auf der Verwendung seiner adaptiven Optik und seiner Koronagraphietechnologie.
Protoplanetare Scheiben und die Vorteile von Infrarotbeobachtungen
Um zu verstehen, wie sich Planeten bilden, ist es wichtig, sich mit protoplanetaren Scheiben vertraut zu machen. Diese Ansammlungen von Gas und Staub umgeben junge Sterne und sind der Geburtsort für Planeten. Wenn ein Stern geboren wird und wächst, bildet sich die Scheibe aus demselben Material wie das Sterngas mit einer kleinen Staubkomponente.
Mit der Zeit sammelt sich der Staub in protoplanetaren Scheiben in größeren Objekten an, wodurch schließlich Protoplaneten entstehen. Diese kollidieren zu Planeten. Kürzlich haben Astronomen Sterne untersucht, die ungefähr eine Million Jahre alt sind, um die staubigen Umgebungen zu verstehen, in denen sich Planeten bilden. Infrarotbeobachtungen sind besonders leistungsfähige Werkzeuge zur Charakterisierung der detaillierten Strukturen um solche Sterne.
Protoplanetare Scheiben emittieren Licht in vielen Wellenlängen, einschließlich sichtbarer, infraroter und Millimeterwellenlängen. Infrarotwellenlängen enthalten Informationen über die Struktur, Temperatur und andere physikalische Eigenschaften der Scheibe und ihrer Staubpartikel. Doch selbst bei Infrarotbeobachtungen gibt es immer noch Herausforderungen bei der Beobachtung. Protoplanetare Scheiben sind im Vergleich zu den Sternen, die sie umgeben, schwach, so dass es schwierig sein kann, Bilder von ihnen zu erhalten.
Protoplanetare Scheiben reflektieren nahes Infrarotlicht vom Zentralstern. Mit Hilfe der Adaptive-Optics-Technologie können Beobachtungen im nahen Infrarot die detaillierte Struktur der Platte bei hoher Auflösung aufdecken. Da das Licht jedoch nicht direkt von der Festplatte stammt, enthält es keine Informationen über die Temperatur und Dichte der Festplatte.
Bei längeren Wellenlängen im mittleren Infrarot sinkt die Auflösung, aber das von der Platte selbst emittierte Licht kann beobachtet werden, um Informationen über die Plattentemperatur zu erhalten. Da der Zentralstern bei längeren Wellenlängen auch schwächer ist, ist es einfacher, Regionen näher am Stern bei Wellenlängen im mittleren Infrarot zu untersuchen. Die Kombination von Beobachtungen sowohl bei Wellenlängen im nahen als auch im mittleren Infrarot ergibt ein umfassenderes Bild von protoplanetaren Scheiben.
Diese Ergebnisse wurden in den Ausgaben des Astrophysical Journal vom 10. Januar 2006 und 20. Juni 2006 veröffentlicht. (ApJ 636: L153 und ApJ 644: L133)
Diese Forschung wurde vom japanischen Ministerium für Bildung, Kultur, Sport, Wissenschaft und Technologie für bestimmte Forschungsbereiche für die „Entwicklung der Forschung außerhalb des Sonnenplaneten“ unterstützt.
Originalquelle: Subaru-Pressemitteilung
