Schwärme von Objekten in Pluto-Größe wirbeln Staub auf um jungen sonnenähnlichen Stern
Astronomen konnten am Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array (ALMA) die staubigen Merkmale einer ganzen Familie von Objekten in Pluto-Größe erkennen, die einen jungen sonnenähnlichen Stern umschwärmen.
Durch detaillierte Beobachtungen der protoplanetaren Scheibe um den Stern mit der Bezeichnung HD 107146, entdeckten die Astronomen eine unerwarteten Anstieg in der Konzentration von Millimeter großen Staubkörnern am äußeren Rand der Scheibe. Dieser überraschende Anstieg, welcher bemerkenswerter Weise erst in etwa 13 Milliarden Kilometer vom Zentralstern entfernt beginnt, könnte das Ergebnis von Pluto-Großen Planetesimalen sein, welche in dieser Region für Unruhe sorgen. Durch Kollisionen untereinander werden sie zu kleineren Objekte und sprengen sich selbst auseinander.
Staub zwischen dem Schutt von protoplanetaren Scheiben ist üblicherweise ein Material, das bei der Bildung von Planeten übrig geblieben ist. Sehr früh in der Lebensdauer einer Scheibe wird dieser Staub kontinuierlich durch Kollisionen von größeren Körpern, wie Kometen und Asteroiden, wieder aufgefüllt. In fertigen Sonnensystemen mit voll ausgebildeten Planeten gibt es vergleichsweise wenig Staub. Aber wenn ein Sonnensystem noch in seinen Teenager-Jahren steckt, dann sagen bestimmte Modelle voraus, das die Konzentration von Staub in den entferntesten Regionen der Scheibe viel dichter ist. Dies ist genau das, was ALMA gefunden hat.
„Der Staub in HD 107146 enthüllt ein sehr interessante Detail, nämlich, dass das Material bis zum weit entfernten äußeren Rand der Scheibe immer dichter wird“, sagte Luca Ricci, ein Astronom am Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CFA) und Hauptautor eines Artikels, der im Astrophysical Journal veröffentlicht wurde. Zum Zeitpunkt der Beobachtungen war Ricci am California Institute of Technology beschäftigt.
„Überraschend ist, dass dies das Gegenteil von dem ist, was wir bis jetzt in jungen primordialen Scheiben gesehen haben. In der Regel ist der Staub in der Nähe eines Sterns dichter als am äußeren Rand. Es könnte sein, dass wir diese besondere Staubscheibe just in einem Stadium einfangen konnte, als sich die plutogroßen Planetesimale in der äußeren Scheibe bildeten, während sich in anderen Systemen plutogroße Objekte bereits näher an der Sonne geformt haben“, sagte Ricci.
Nach aktuellen Computermodellen kann die Beobachtung, dass die Staubdichte in den Außenbereichen der Scheibe größer ist, nur durch das Vorhandensein von neu gebildeten plutogroßen Planetesimalen erklärt werden. Ihre Schwerkraft würde kleinere Planetesimale stören, was zu häufigeren Zusammenstößen führen würde, die den Staub erzeugen, den ALMA sieht.
Die neuen ALMA-Daten deuten auch auf andere faszinierende Besonderheiten in den äußeren Bereichen der Scheibe hin. Es gibt eine rund 1,2 Milliarden Kilometer breite Depression im Staub, die bei 75 AE vom Zentralstern entfernt beginnt. Diese Depression könnte eine Lücke in der Scheibe sein, die ein Hinweis auf einen Planeten mit Erdmasse ist, der sein Areal von Schutt bereinigt hat. Solch ein Umstand hätte erhebliche Auswirkungen auf die möglichen anderen Planeten dieser Scheibe und könnte darauf hindeuten, dass sich erdgroße Planeten auch in einer völlig anderen Zone um einen Stern bilden könnten.
Der Stern HD 107146 ist für die Astronomen von besonderem Interesse, weil er in vielerlei Hinsicht eine jüngere Version unserer Sonne ist. Er stellt eine Periode des Übergangs vom frühen jungen Dasein des Sonnensystems bis zu seiner reiferen Endphase dar, in der Planeten ihre Form und ihre endgültige Umlaufbahn erreichen.
„Dieses System bietet Astronomen die Chance, die faszinierende Zeit um einen jungen, sonnenähnlichen Stern zu untersuchen“, sagte der stellvertretende Direktor und Mitautor Stuartt Corder“. „Wir sind auf der Suche jener Zeit, als die Sonne nur etwa 2 Prozent ihres heutigen Alters hatte.“
Der Stern HD 107146 ist rund 90 Lichtjahre von uns entfernt und befindet sich in Richtung des Sternbildes Haar der Berenike. Er ist etwa 100 Millionen Jahre alt. Weitere Beobachtungen mit ALMAs neuer long baseline und deren hochauflösenden Fähigkeiten wird mehr Licht auf die Dynamik und die Zusammensetzung dieses faszinierenden Objekts liefern.
17. Dezember 2014/SP
Verein Kuffner-Sternwarte
