Bildnachweis: UC Berkeley
Astronomen der University of California, Berkeley, haben den nächsten und jüngsten Stern mit einer sichtbaren Staubscheibe entdeckt, die eine Kinderstube für Planeten sein könnte.
Der schwache Rote Zwergstern ist nur 33 Lichtjahre entfernt, nah genug, dass das Hubble-Weltraumteleskop oder bodengestützte Teleskope mit adaptiver Optik zur Schärfe des Bildes in der Lage sein sollten, zu sehen, ob die Staubscheibe Materieklumpen enthält, die sich in Planeten verwandeln könnten .
„Umkreisstellare Scheiben sind Wegweiser für die Planetenentstehung, und dies ist der nächste und jüngste Stern, an dem wir das Licht direkt beobachten, das vom Staub von extrasolaren Kometen und Asteroiden reflektiert wird – also von Objekten, die möglicherweise durch Akkretion Planeten bilden könnten“, sagte Paul Kalas. stellvertretender Forschungsastronom an der UC Berkeley und Hauptautor eines Artikels über die Entdeckung.
„Wir warten auf die Beobachtungssaison im Sommer und Herbst, um zu den Teleskopen zurückzukehren und die Eigenschaften der Scheibe genauer zu untersuchen. Aber wir erwarten, dass alle anderen dasselbe tun – es wird viele Folgemaßnahmen geben.“
Ein Papier, das die Entdeckung ankündigt, wird diese Woche online in Science Express veröffentlicht und wird im März in der gedruckten Ausgabe der Zeitschrift erscheinen. Koautoren mit Kalas sind Brenda C. Matthews, eine Postdoktorandin am Radio Astronomy Laboratory der UC Berkeley, und der Astronom Michael C. Liu von der University of Hawaii. Kalas ist auch mit dem Center for Adaptive Optics an der UC Santa Cruz verbunden.
Der junge Stern vom Typ M, AU Microscopium (AU Mic), hat etwa die Hälfte der Sonnenmasse, aber nur etwa 12 Millionen Jahre alt, verglichen mit dem Alter der Sonne von 4,6 Milliarden Jahren. Das Astronomenteam fand den Stern bei der Suche nach Staubscheiben um Sterne herum, die mehr als erwartete Infrarotstrahlung aussendeten, was auf eine warme, leuchtende Staubwolke hinweist.
Das Bild von AU Mic, das im vergangenen Oktober mit dem 2,2-Meter-Teleskop der University of Hawaii auf dem Mauna Kea aufgenommen wurde, zeigt eine Randscheibe aus Staub, die sich etwa 210 astronomische Einheiten vom Zentralstern erstreckt – etwa siebenmal weiter vom Stern entfernt als Neptun von der Sonne. Eine astronomische Einheit oder AE ist die durchschnittliche Entfernung von der Erde zur Sonne, etwa 93 Millionen Meilen.
„Wenn wir gestreutes Infrarotlicht um einen Stern herum sehen, ist die Schlussfolgerung, dass dies durch Staubkörner verursacht wird, die durch Kometen und Asteroidenkollisionen aufgefüllt werden“, sagte Kalas. Da 85 Prozent aller Sterne rote Zwerge vom Typ M sind, liefert der Stern Hinweise darauf, wie die meisten Planetensysteme entstehen und sich entwickeln.
Andere nahe Sterne, wie Gliese 876 bei 16 Lichtjahren und Epsilon-Eridani bei 10 Lichtjahren, wackeln und liefern indirekte Beweise für Planeten. Aber Bilder von Trümmerscheiben um Sterne sind selten. AU Mic ist die nächste Staubscheibe, die seit der Entdeckung einer Staubscheibe um Beta-Pictoris vor 20 Jahren direkt abgebildet wurde, einem Stern mit etwa der 2,5-fachen Masse der Sonne und 65 Lichtjahren entfernt. Obwohl sich die beiden Sterne in entgegengesetzten Regionen des Himmels befinden, scheinen sie gleichzeitig entstanden zu sein und gemeinsam durch die Galaxie zu reisen, sagte Kalas.
„Diese Schwestersterne haben sich wahrscheinlich zusammen in derselben Region des Weltraums in einer sich bewegenden Gruppe von etwa 20 Sternen gebildet“, sagte Kalas. Dies stellt eine beispiellose Gelegenheit dar, Sterne zu untersuchen, die unter den gleichen Bedingungen entstanden sind, jedoch mit etwas größerer und etwas kleinerer Masse als die Sonne.
„Auch Theoretiker sind begeistert von der Gelegenheit zu verstehen, wie sich Planetensysteme um massereiche Sterne wie Beta-Pictoris und massearme Sterne wie AU Mic unterschiedlich entwickeln“, sagte er.
Die Bilder von AU Mic wurden erhalten, indem die Blendung des Sterns mit einem Koronagraphen blockiert wurde, wie er verwendet wird, um die äußere Atmosphäre der Sonne oder Korona zu sehen. Die Sonnenfinsternisscheibe des 2,2-Meter-Teleskops der University of Hawaii blockierte die Sicht auf alles um den Stern herum auf etwa 50 AE. In dieser Entfernung in unserem Sonnensystem wären nur der Kuipergürtel der Asteroiden und die weiter entfernte Oortsche Wolke, die Quelle der Kometen, sichtbar.
Kalas sagte, dass schärfere Bilder vom Boden oder dem Weltraum Strukturen bis zu 5 AE zeigen sollten, was bedeutet, dass ein Jupiter-ähnlicher Planet oder Klumpen in der Staubscheibe sichtbar wäre, falls vorhanden.
„Mit der adaptiven Optik des 120-Zoll-Teleskops Lick oder der 10-Meter-Teleskope von Keck oder des Hubble-Weltraumteleskops können wir die Schärfe um das 10- bis 100-fache verbessern“, sagte Kalas.
In einem Begleitpapier, das im Astrophysical Journal zur Veröffentlichung angenommen wurde, berichtet das Berkeley-Hawaii-Team indirekte Beweise für ein relativ staubfreies Loch innerhalb von etwa 17 AE des Sterns. Dies wäre etwas innerhalb der Umlaufbahn von Uranus in unserem eigenen Sonnensystem.
„Potenzielle Beweise für die Existenz von Planeten stammen aus dem Infrarotspektrum, wo wir das Fehlen von warmen Staubkörnern bemerken“, sagte er. „Das bedeutet, dass die Körner innerhalb eines Radius von etwa 17 AE vom Stern aufgebraucht sind. Ein Mechanismus, um die Staubscheibe innerhalb eines Radius von 17 AE zu entfernen, sind Planeten-Korn-Begegnungen, bei denen der Planet die Körner aus dem System entfernt.“
„Der Staub, der in den inneren Regionen von AU Mic fehlt, ist das verräterische Zeichen für einen umkreisenden Planeten. Der Planet fegt jeglichen Staub in den inneren Regionen weg und hält den Staub in den äußeren Regionen in Schach“, sagte Liu.
Abgesehen von weiteren Beobachtungen mit dem 2,2-Meter-Teleskop auf Hawaii planen Kalas und seine Kollegen, das Spitzer-Weltraumteleskop, ein im vergangenen August von der National Aeronautics and Space Administration (NASA) ins Leben gerufenes Infrarot-Observatorium, zu nutzen, um eine empfindlichere Suche nach Gas durchzuführen .
Die Forschung wurde vom NASA Origins Program und dem Center for Adaptive Optics der National Science Foundation unterstützt.
Originalquelle: Pressemitteilung der UC Berkeley
