ALMA enthüllt Besonderheit eines nahen Planetensystems: einen scharf begrenzten Staubring um den Stern Fomalhaut
Mit einem neuen, noch im Bau befindlichen Observatorium gelang ein wichtiger Durchbruch bei der Erforschung eines sich in der Nähe befindlichen Planetensystems und lieferte darüber hinaus wertvolle Hinweise, wie solche Systeme entstehen und sich entwickeln. Mit dem Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array (ALMA) entdeckten die Astronomen, dass die Planeten um Fomalhaut viel kleiner sind als ursprünglich angenommen wurde. Dies ist die erste Veröffentlichung eines wissenschaftliche Ergebnisses von ALMA, in der weltweit ersten Periode offener Beobachtungen für Astronomen.
Die Entdeckung wurde durch außergewöhnlich scharfe Bilder von ALMA möglich, die eine Scheibe oder einen Ring aus Staub um den 25 Lichtjahre entfernten Stern Fomalhaut zum Vorschein brachten. Dies hilft eine Kontroverse zwischen früheren Beobachtern dieses Systems zu lösen. Die ALMA-Bilder zeigen, dass sowohl der innere als auch der äußere Rand der dünnen Staubscheibe sehr scharfe Kanten hat. Dieser Umstand, kombiniert mit Computer-Simulationen, ließ die Wissenschaftler zu dem Schluss kommen, dass die Staubpartikel in der Scheibe durch die Gravitationswirkung zweier Planeten zusammengehalten werden; einer innerhalb der Staubscheibe näher beim Stern und einer außerhalb der Staubscheibe.
Ihre Berechnung deuten darauf hin, dass die Planeten zwar deutlich größer als der Mars sind aber maximal einige Erdmassen besitzen. Dies ist viel weniger als Astronomen früher angenommen haben. Im Jahr 2008 hatte man aufgrund von Aufnahmen mit dem Hubble Space Telescope angenommen, dass der innere Planet größer als Saturn wäre. Allerdings ist bei späteren Beobachtungen mit dem Infrarot-Teleskop der Planet nicht beobachtet worden.
Dies führte dazu, dass trotz der Hubble-Aufnahmen einige Astronomen die Existenz des Planeten anzweifelten. Außerdem wurden mit der Hubble-Aufnahme im sichtbaren Licht sehr kleine Staubkörner erfasst, die durch den Sternenwind nach außen gedrückt werden, wodurch die Struktur der Staubscheibe ausdünnte. Die ALMA Beobachtungen, die mit längeren Wellenlängen als im sichtbaren Licht durchgeführt wurden, konnten Staubkörner von etwa 1 Millimeter Durchmesser erfassen, die nicht durch die Strahlung des Sterns so stark beeinflusst werden können. Sie zeigen deutlich, dass die Scheibe eine deutliche Kante und eine ringförmige Struktur hat, welche auf die Gravitationswirkung zweier Planeten zurück zu führen ist.
Die ALMA-Beobachtungen von der Struktur des Rings kombiniert mit Computer-Modellen ergab ein begrenztes Limit für Masse und Umlaufbahn eines Planeten in Ringnähe, meinte Aaron Boley (ein Sagan Fellow an der Universität Florida) und Leiter dieser Studie. Die Massen dieser Planten müssen klein sein, sonst würden die Planeten den Ring zerstören, fügte Boley hinzu.
Die ALMA-Forschung zeigt, dass der Ring etwa 16 Astronomische Einheiten (AE) breit ist und etwas mehr als 2 AE dick. Damit ist der Ring sogar schmäler und dünner als bisher angenommen wurde. Seine Entfernung vom Zentralstern beträgt etwa 140 AE. Aufgrund der großen Entfernung vom Zentralstern, sind dies die kältesten Planeten die bis jetzt bei einem Hauptreihenstern gefunden wurden.
Die Forscher beobachteten das Fomalhaut-System im September und Oktober 2011, als nur etwa ein Viertel der geplanten 66 ALMA-Antennen zur Verfügung standen. Wenn die Konstruktion nächstes Jahr komplett ist, wird das gesamte System noch leistungsfähiger sein. Obwohl ALMA noch im Aufbau ist, ist es dennoch schon jetzt das leistungsfähigste Teleskop seiner Art.
14. April 2012/SP
Verein Kuffner-Sternwarte
