Mithilfe einer neuen Technik mit einem Nahinfrarot-Spektrographen, der am Very Large Telescope der ESO angebracht ist, konnten Astronomen Planetenformen um junge sonnenähnliche Sterne in unübertroffenen Details untersuchen und so die Bewegung und Verteilung des Gases in den inneren Teilen deutlich machen der Scheibe. Astronomen verwendeten eine als "spektroastrometrische Bildgebung" bekannte Technik, um ihnen ein Fenster in die inneren Bereiche der Scheiben zu geben, in denen sich möglicherweise erdähnliche Planeten bilden. Sie konnten nicht nur Entfernungen von nur einem Zehntel der Erde-Sonne-Entfernung messen, sondern gleichzeitig auch die Geschwindigkeit des Gases messen. „Das ist wie eine Zeitreise in 4,6 Milliarden Jahre, um zu beobachten, wie sich die Planeten unseres eigenen Sonnensystems gebildet haben“, sagt Klaus Pontoppidan von Caltech, der die Forschung leitete.
Pontoppidan und Kollegen haben drei junge Analoga unserer Sonne analysiert, die jeweils von einer Scheibe aus Gas und Staub umgeben sind, aus der sich Planeten bilden könnten. Diese drei Scheiben sind nur wenige Millionen Jahre alt und weisen bekanntermaßen Lücken oder Löcher auf, die auf Regionen hinweisen, in denen der Staub beseitigt wurde, und auf die mögliche Anwesenheit junger Planeten. Jede der Scheiben ist jedoch sehr unterschiedlich und führt wahrscheinlich zu sehr unterschiedlichen Planetensystemen. "Die Natur wiederholt sich bestimmt nicht gern", sagte Pontoppidan.
Für einen der Sterne, SR 21, hat ein massiver Riesenplanet, der in weniger als dem 3,5-fachen Abstand zwischen Erde und Sonne umkreist, eine Lücke in der Scheibe geschaffen, während für den zweiten Stern, HD 135344B, ein möglicher Planet umkreisen könnte bei 10 bis 20 mal der Erde-Sonne-Abstand. Beobachtungen der Scheibe, die den dritten Stern, TW Hydrae, umgibt, können auf die Anwesenheit eines oder zweier Planeten hinweisen.
Die neuen Ergebnisse bestätigen nicht nur, dass Gas in den Staublücken vorhanden ist, sondern ermöglichen es den Astronomen auch zu messen, wie sich das Gas in der Scheibe verteilt und wie die Scheibe ausgerichtet ist. In Regionen, in denen der Staub entfernt worden zu sein scheint, ist molekulares Gas immer noch sehr häufig. Dies kann entweder bedeuten, dass sich der Staub zu Planetenembryonen verklumpt hat oder dass sich bereits ein Planet gebildet hat und dabei ist, das Gas in der Scheibe zu entfernen.
CRIRES, der Nahinfrarotspektrograph, der am Very Large Telescope von ESO angebracht ist, wird vom Teleskop über ein adaptives Optikmodul gespeist, das den Unschärfeeffekt der Atmosphäre korrigiert und so einen sehr schmalen Spalt mit hoher spektraler Streuung ermöglicht: Die Spaltbreite beträgt 0,2 Bogensekunden und die spektrale Auflösung beträgt 100 000. Mit Hilfe der Spektralastrometrie wird eine endgültige räumliche Auflösung von besser als 1 Milli-Bogensekunde erreicht.
„Die besondere Konfiguration des Instruments und die Verwendung adaptiver Optiken ermöglichen es Astronomen, Beobachtungen mit dieser Technik auf sehr benutzerfreundliche Weise durchzuführen. Infolgedessen kann die spektroastrometrische Bildgebung mit CRIRES jetzt routinemäßig durchgeführt werden“, sagt Teammitglied Alain Smette von der ESO.
Quelle: ESO-Pressemitteilung
