Donutlöcher im jungen Sonnensystem

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Weekly Science Update – Übersetzt von Harald Horneff

In ihrer Anfangsphase, bevor sich ihre Planeten formten, war unsere Sonne von einer Scheibe aus Gas und Staub umgeben. Astronomen nehmen an, daß der Staub in dieser vorplanetaren Scheibe zusammenklebte und begann, in weniger als etwa fünf Millionen Jahren Strukturen zu bilden; doch sind die Stationen der Planetenentstehung immer noch sehr ungewiß. Ähnliche vorplanetare Scheiben sind um viele junge Sterne zu sehen, denn mit Infrarotbeobachtungen kann man die Emission von dem warmen Staub messen. In vielen der kürzlich entdeckten Scheiben scheint der Staub noch sehr gleichförmig verteilt zu sein, aber bei einigen unwesentlich älteren Sternen zeigen die Scheiben Anzeichen einer beginnenden Entwicklung.

Wenn der Staub in einer vorplanetaren Scheibe zu verklumpen beginnt und der Plasmawind sowie die Strahlung des sich entwickelnden jungen Sterns stärker wird, ist eines der ersten sich in der Scheibe entwickelnden strukturellen Merkmale eine Lücke um den Stern – ein Loch wie in einem Donut. Die Anwesenheit eines sich entwickelnden Planeten innerhalb der Lücke könnte das Ausdünnen der inneren Regionen weiter beschleunigen. Solche Lücken hat man in der Regel aus der Form des infraroten Spektrums der Quelle abgeleitet, denn Staub nahe am Stern ist der wärmste Staub in der Scheibe und sein Fehlen bedeutet, daß die charakteristischen Merkmale im Spektrum nicht auftreten. Dennoch ist das Folgern einer Lücke bekanntermaßen indirekt, da andere mögliche Szenarien, wie die Anwesenheit eines binären Begleiters, das gleiche Spektrum hervorbringen könnte.

Das Submillimeter Array (SMA) des Center for Astrophysics ist in einzigartiger Weise geeignet, die sehr kleinen Abstandsskalen zu untersuchen, die mit Staublücken in vorplanetaren Scheiben verbunden sind. Die Astronomen J. M. Brown, G. A. Blake, C. Qi, C. P. Dullemond, D. J. Wilner und J. P. Williams setzten das SMA ein, um einige der ersten direkten Bilder eines wie bei einem Donut geformten Lochs zu erhalten: der leergefegte Kranz in einer verräterischen Staubscheibe mit einem vielsagenden Infrarotspektrum. Die Astronomen schreiben, daß das SMA eindeutig in der Lage war, eine 40 astronomische Einheiten umfassende Lücke um den Stern abzubilden, von dem man vermutet, daß er nur ungefähr drei Millionen Jahre alt ist. Das Ergebnis ist wichtig, da es den Nutzen von Infrarotspektren nachweist und weiterentwickelt, um auf die Existenz von Lücken zu schließen und es beweist, daß wenigstens manchmal der innere Teil einer Scheibe sich zuerst entwickeln kann.

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