Planeten verschwinden nicht einfach. Und doch scheint das passiert zu sein Fomalhaut b (alias Dagon), ein Exoplanet-Kandidat, der sich 25 Lichtjahre von der Erde entfernt befindet. Erstmals beobachtet von der Hubble-Weltraumteleskop im Jahr 2004, dann durch Folgebeobachtungen in den Jahren 2008 und 2012 bestätigt, war dieser Exoplanetenkandidat der erste, der im sichtbaren Wellenlängenbereich (d. h. der Direkte Bildgebungsmethode .)
Im Laufe der Zeit wurde dieser Kandidat schwächer und breiter, bis er ganz aus dem Blickfeld verschwand. Dies führte zu allen Arten von Spekulationen, die die Möglichkeit einer Kollision beinhalteten, die den Planeten in Trümmer verwandelte. Kürzlich hat ein Team von Astronomen der University of Arizona eine andere Möglichkeit vorgeschlagen – Fomalhaut b war nie ein Planet , sondern eine sich ausdehnende Staubwolke von zwei Planetesimalen, die zusammenschmetterten.
Die Studie, die ihre Ergebnisse beschreibt, trägt den Titel „ Neue HST-Daten und -Modelle zeigen eine massive planetesimale Kollision um Fomalhaut “, erschien vor kurzem in derProceedings of the National Astronomical Society. Die Forschung wurde von András Gáspár und George H. Rieke, Assistant Astronomer und Regents‘ Professor of Astronomy an der University of Arizona, durchgeführt Steward-Observatorium .
Als Fomalhaut b zum ersten Mal beobachtet wurde, erschien es als winzig aussehender Punkt neben einem riesigen Ring aus eisigen Trümmern, der Fomalhaut umkreiste – ein Hauptreihenstern vom Typ A, der Teil eines Dreifachsternsystems ist. In den folgenden Jahren verfolgten Astronomen b entlang seiner Flugbahn und stellten fest, dass es immer schwächer wurde, bis es schließlich außer Sichtweite fiel.
Dies führte dazu, dass Astronomen darüber grübeltenHubbleArchivdaten in der Hoffnung, eine plausible Erklärung zu finden. Nachdem sie die Daten selbst analysiert hatten, postulierten Gáspár und Rieke, dass was?Hubblesah war eigentlich der Schutt, der durch die Kollision zweier eisiger Körper entstand, die sich im Laufe der Zeit ausdehnten. Wie Gáspár in einer kürzlich erschienenen Hubblesite indicated Pressemitteilung :
„Diese Kollisionen sind äußerst selten und daher ist es eine große Sache, dass wir tatsächlich einen sehen. Wir glauben, dass wir zur richtigen Zeit am richtigen Ort waren, um ein so unwahrscheinliches Ereignis mit dem Hubble-Weltraumteleskop der NASA zu erleben.“
Es wird angenommen, dass solche Kollisionen vor Milliarden von Jahren während einer Zeit, die als spätes schweres Bombardement bekannt ist, im Sonnensystem üblich war. Damals war das System mit kleineren Objekten übersät, die im Wesentlichen Materialreste aus der Entstehung der Planeten waren, was zu unzähligen Einschlägen und Kollisionen führte.
Hubble-Bilder der Staubwolke um Fomalhaut. Bildnachweis: NASA/ESA/A. Gáspár und G. Rieke (University of Arizona)
Die fossilen Relikte dieser Kollisionen führten zu Asteroidenfamilien, von denen die meisten im Haupt-Asteroidengürtel und im Kuipergürtel konzentriert sind. Es wurden jedoch noch nie solche katastrophalen Ereignisse beobachtet, die um einen anderen Stern herum stattfanden. Im Fall von Fomalhaut kommt es schätzungsweise alle 200.000 Jahre zu solchen Kollisionen – was bedeuten würde, dass die Hubble-Beobachtungen sehr zufällig waren. Sagte Gáspár:
„Unsere Studie, die alle verfügbaren archivierten Hubble-Daten zu Fomalhaut analysierte, enthüllte mehrere Merkmale, die zusammen ein Bild zeichnen, dass das planetengroße Objekt möglicherweise nie existiert hat.“
Um ihre Theorie zu testen, führten Gáspár und Reike dynamische Modellsimulationen mit einem Computercluster der University of Arizona durch. Diese Modelle zeigten, dass die Hypothese des Teams, dass Fomalhaut b kollisionsbedingter Schutt ist, quantitativ zu allen Beobachtungen passt. Angesichts der Fomalhaut ist a
„Das Fomalhaut-System ist das ultimative Testlabor für all unsere Ideen zur Entwicklung von Exoplaneten und Sternensystemen“, ergänzt Rieke. „Wir haben Beweise für solche Kollisionen in anderen Systemen, aber in unserem Sonnensystem wurde keine dieser Größenordnung beobachtet. Dies ist eine Blaupause dafür, wie sich Planeten gegenseitig zerstören.“
Herschels Ferninfrarotbeobachtungen von Fomalhaut und seiner Scheibe. Bildnachweis: ESA
Schon vor dem „Verschwinden“ von Fomalhaut b zeigte der Exoplanet-Kandidat seltsame Eigenschaften, die Astronomen verwirrten. Für den Anfang war das Objekt im sichtbaren Licht ungewöhnlich hell, hatte aber keine nachweisbare Infrarotsignatur. Astronomen vermuteten, dass dies durch eine riesige Hülle oder einen Ring aus Staub verursacht wurde, der den Planeten umgibt, möglicherweise aufgrund einer Kollision.
Zweitens schien die Umlaufbahn von Fomalhaut b sehr exzentrisch zu sein (0,8 ± 0,1), die schätzungsweise zwischen einer durchschnittlichen Entfernung von 290 AE (43,5 Milliarden km; 27 Milliarden mi) am Aphel und 49,5 AE (7,4 Milliarden km; 4,6 .) liegt Milliarden Meilen) am Perihel. Es war jedoch das offensichtliche Verschwinden und das allmähliche Verblassen, das in derHubbleArchivdaten, die den letzten Nagel im Sarg bildeten.
Unter Berücksichtigung aller verfügbaren Daten gehen Gáspár und Rieke davon aus, dass diese Kollision wahrscheinlich kurz vor den ersten Beobachtungen im Jahr 2004 stattgefunden hat. Sie vermuten weiter, dass die Dichte der Wolke und die Größe ihrer Partikel – etwa 1 Mikron groß (1/1000stel Millimeter) – unterschrittenHubble 's Erkennungsschwelle.
Durch die Kombination späterer Beobachtungen der Flugbahn von Fomalhaut b mit früheren Daten konnten Gáspár und Reike mehr über den Weg des Planeten erfahren. Basierend auf ihren Erkenntnissen wagten sie, dass sich Fomalhaut b möglicherweise auf einem Fluchtweg und nicht auf einer elliptischen Umlaufbahn um seinen Stern befindet (wie es bei Planeten der Fall ist).
Künstlerische Darstellung eines Exoplaneten und Trümmerringe um Fomalhaut. Bildnachweis: NASA
Wie Gáspár erklärte, verleiht dies der Theorie, dass es sich bei dem, was um Fomalhaut b herum beobachtet wurde, kollisionsbedingte Trümmer waren, weiteres Gewicht:
„Eine kürzlich entstandene massive Staubwolke, die erhebliche Strahlungskräfte des Zentralsterns Fomalhaut erfährt, würde auf eine solche Flugbahn gebracht. Unser Modell ist natürlich in der Lage, alle unabhängigen beobachtbaren Parameter des Systems zu erklären: seine Expansionsrate, sein Fading und seine Trajektorie.“
In naher Zukunft wird Fomalhaut von den James Webb Weltraumteleskop (JWST), das im ersten Jahr seines wissenschaftlichen Betriebs Beobachtungszeit widmen wird. Gáspár, Rieke und die Mitglieder ihres erweiterten Teams werden die Daten, die das JWST erhält, verwenden, um die inneren warmen Regionen des Systems direkt abzubilden.
Dies wird es Astronomen zum ersten Mal ermöglichen, die Asteroidengürtelkomponente eines extrasolaren Planetensystems räumlich aufzulösen. Das Team wird auch nach Exoplaneten um Fomalhaut suchen, die für die Gravitationsformung der äußeren Scheibe verantwortlich sein könnten. Schließlich planen sie, diese Scheibe zu analysieren, um ihre chemische Zusammensetzung zu bestimmen.
Durch das Studium von Systemen wie Fomalhaut, die durch Trümmerringe und Planetesimale gekennzeichnet sind, blicken Astronomen effektiv in die Vergangenheit zurück, wie unser Sonnensystem vor Milliarden von Jahren aussah. Dies wiederum kann uns viel darüber sagen, wie sich Planetensysteme im Laufe der Zeit bilden und entwickeln.
Weiterlesen: Hubblesite.org , PNAS
