Laut Nebelhypothese , Sterne und ihre Planetensysteme bilden sich aus riesigen Staub- und Gaswolken. Nach dem Gravitationskollaps im Zentrum (der den Stern erzeugt) bildet die verbleibende Materie dann eine Akkretionsscheibe in der Umlaufbahn um ihn. Im Laufe der Zeit wird diese Materie dem Stern zugeführt – wodurch er massiver wird – und führt auch zur Bildung eines Planetensystems.
Und bis zu dieser Woche war die Nebel-Hypothese genau das. Angesichts der Entfernung und der Tatsache, dass die Entstehung von Sternensystemen Milliarden von Jahren dauert, ist es ziemlich schwierig, den Prozess in verschiedenen Stadien mitzuerleben. Aber dank der Bemühungen eines Forscherteams aus den USA und Taiwan haben Astronomen jetzt die erstes klares Bild eines jungen Sterns, der von einer Akkretionsscheibe umgeben ist.
Wie sie in ihrem Papier erklärten –“ Erster Nachweis einer äquatorialen Dark Dust Lane in einer protostellaren Scheibe bei Submillimeterwellenlänge “, die kürzlich in der Zeitschrift veröffentlicht wurde Wissenschaftliche Fortschritte – diese Platten sind aufgrund ihrer geringen Größe schwer räumlich aufzulösen. Durch die Verwendung der Atacama Large Millimeter/Submillimeter-Array (ALMA) – die eine beispiellose Auflösung bietet – konnten sie die Scheibe eines Sterns auflösen und im Detail untersuchen.
Das Konzept dieses Künstlers zeigt ein junges stellares Objekt und die wirbelnde Akkretionsscheibe, die es umgibt. NASA/JPL-Caltech
Das fragliche protostellare System ist bekannt als HH 212 , ein junges Sternensystem (40.000 Jahre alt) in der Sternbild Orion , ungefähr 1300 Lichtjahre von der Erde entfernt. Dieses Sternensystem ist bekannt für seinen starken bipolaren Jet – d. h. die kontinuierlichen Ströme von ionisiertem Gas von seinen Polen –, der vermutlich dazu führt, dass es Materie effizienter ansammelt. Aufgrund seines Alters und seiner Position relativ zur Erde war dieses Protosternsystem in der Vergangenheit ein beliebtes Ziel für Astronomen.
Grundsätzlich macht die Tatsache, dass es sich noch in einer frühen Phase der Entstehung befindet (und die Tatsache, dass es von der Kante betrachtet werden kann), das Sternensystem ideal für die Untersuchung der Entwicklung massearmer Sterne. Frühere Suchen hatten jedoch eine maximale Auflösung von 200 AE, was bedeutete, dass Astronomen nur eine Andeutung einer kleinen staubigen Scheibe erhalten konnten. Diese Scheibe erschien als abgeflachte Hülle, die sich spiralförmig in Richtung des Protosterns in der Mitte drehte.
Aber mit der Auflösung von ALMA (8 AE oder 25-mal höher) konnte das Forschungsteam nicht nur die Akkretionsscheibe erkennen, sondern auch ihre Staubemissionen bei Submillimeterwellenlänge räumlich auflösen. Als Chin-Fei Lee – wissenschaftlicher Mitarbeiter am Academia Sinica Institut für Astronomie und Astrophysik (ASIAA) in Taiwan und der Hauptautor des Papiers – sagte in einem ALMA Pressemitteilung :
„Es ist so erstaunlich, eine so detaillierte Struktur einer sehr jungen Akkretionsscheibe zu sehen. Seit vielen Jahren suchen Astronomen nach Akkretionsscheiben in der frühesten Phase der Sternentstehung, um ihre Struktur, ihre Entstehung und den Akkretionsprozess zu bestimmen. Mit dem ALMA mit seiner vollen Auflösung können wir jetzt eine Akkretionsscheibe nicht nur erkennen, sondern auch, insbesondere ihre vertikale Struktur, detailliert auflösen.“
Jet und Scheibe im protostellaren System HH 212: (a) Ein zusammengesetztes Bild des Jets, das durch Kombination von Bildern von verschiedenen Teleskopen erzeugt wurde. (b) Nahaufnahme des Zentrums der Staubscheibe bei einer Auflösung von 8 AE. (c) Ein Akkretionsscheibenmodell, das die beobachtete Staubemission in der Scheibe reproduzieren kann. Quelle: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/Lee et al.
Was sie beobachteten, war eine Scheibe mit einem Radius von ungefähr 60 astronomischen Einheiten, was etwas größer ist als die Entfernung von der Sonne und dem äußeren Rand des Kuipergürtels (50 AE). Sie stellten auch fest, dass die Scheibe aus Silikatmineralien, Eisen und anderer interstellarer Materie bestand und aus einer markanten äquatorialen dunklen Schicht bestand, die zwischen zwei helleren Schichten lag.
Dieser Kontrast zwischen hellen und dunklen Abschnitten war auf relativ niedrige Temperaturen und eine hohe optische Tiefe nahe der Mittelebene der Scheibe zurückzuführen. Währenddessen zeigten die Schichten oberhalb und unterhalb der Mittelebene eine größere Absorption sowohl im optischen als auch im nahen Infrarotlicht. Aufgrund dieses geschichteten Aussehens beschrieb das Forschungsteam es als „ein Hamburger“.
Diese Beobachtungen sind aufregende Neuigkeiten für die astronomische Gemeinschaft, und das nicht nur, weil sie eine Premiere darstellen. Darüber hinaus stellen sie auch eine neue Möglichkeit dar, kleine Scheiben um die jüngsten Protosterne herum zu untersuchen. Und mit der hochauflösenden Bildgebung, die ALMA und andere Teleskope der nächsten Generation möglicherweise ermöglichen, werden Astronomen in der Lage sein, Theorien zur Scheibenbildung neue und stärkere Beschränkungen aufzuerlegen.
Als Zhi-Yun Li von der University of Virginia (der Co-Autor der Studie) Leg es :
„In der frühesten Phase der Sternentstehung gibt es theoretische Schwierigkeiten bei der Herstellung einer solchen Scheibe, da Magnetfelder die Rotation von kollabierendem Material verlangsamen können und so die Bildung einer solchen Scheibe um einen sehr jungen Protostern verhindern. Diese neue Erkenntnis deutet darauf hin, dass die verzögernde Wirkung von Magnetfeldern bei der Plattenbildung möglicherweise nicht so effizient ist, wie wir zuvor dachten.“
Eine Chance, Sterne und Planetensysteme in ihrer frühesten Entstehungsphase zu beobachtenundeine Chance, unsere Theorien darüber zu testen, wie das alles gemacht wird? Definitiv nichts, was jeden Tag passiert!
Und genießen Sie dieses Video der Beobachtung mit freundlicher Genehmigung von ALMA und kommentiert von Dr. Lee:
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