Die Schuttscheibe eines sonnenähnlichen Sterns

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Weekly Science Update – Übersetzt von Harald Horneff

Die Vorstellung eines Künstlers vom Planetensystem um den benachbarten sonnenartigen Stern Tau Ceti, die fünf mutmaßliche Planeten zeigt. Astronomen, die Beobachtungen im fernen Infrarot durchführen, haben eine Trümmerscheibe um den Stern gefunden und ein Modell gefunden, daß mit fünf Planeten vereinbar ist, die sich innerhalb der bei fünf Astronomischen Einheiten liegenden inneren Scheibengrenze befinden. NASA

 

Obwohl inzwischen Tausende von Exoplaneten und Hunderte von Planetensystemen (Sterne mit mehreren Exoplaneten) bekannt sind, wissen Astronomen noch immer nicht, ob unser Sonnensystem repräsentativ ist. Die Streuung von Parametern bekannter Planetensysteme wird stark von empirischer Voreingenommenheit beeinflußt und die von der tatsächlichen Streuung nicht leicht abgetrennt werden kann. Außerdem ist der Aufbau unseres Sonnensystems (kleine felsige innere Planeten, große gasförmige äußere Planeten und eine außen gelegene Trümmerscheibe, die aus vielen kleinen Objekten besteht) bisher in keinem anderen System beobachtet worden, höchstwahrscheinlich auf Grund genau jener empirischen Voreingenommenheit. Beispielsweise werden langjährige Datenerhebungen benötigt, um Planeten mit einer Entfernung von mehr als ein paar Astronomischen Einheiten (eine AE ist die durchschnittliche Entfernung der Erde von der Sonne) um ihren Zentralstern zu entdecken, und dies mit Hilfe aller moderner Techniken, ausgenommen die direkte Abbildung, denn eine direkte Abbildung von Planeten um Sterne ist auf Grund des geringen Lichts, das von Planeten im Vergleich zu ihren Gaststernen abgegeben wird, schwierig.

Schuttscheiben sind, da sie sich über große Gebiete erstrecken, leichter zu sehen und Strukturen in solchen Scheiben wie Ringe oder Lücken können die Anwesenheit von zusätzlichen Planeten anzeigen. CfA-Astronom David Wilner suchte mit Kollegen nach Hinweisen von Planeten in der Geröllscheibe um τ Ceti, ein benachbarter sonnenähnlicher Stern, der nur zehn Lichtjahre von der Sonne entfernt liegt. Die in Richtung τ Ceti im Übermaß vorhandene infrarote Strahlung ist für nahezu drei Jahrzehnte bekannt gewesen und auf warme Staubteilchen in einer Trümmerscheibe zurückgeführt worden.

Die Astronomen untersuchten mit dem Herschel-Weltraum-Teleskop τ Ceti im fernen Infrarot, wo die Staubemission am stärksten sein sollte. Die sorgfältig bearbeiteten Aufnahmen zeigen Hinweise auf eine homogene und symmetrische Schuttscheibe, deren innerer Rand etwa zwei bis drei AE und deren äußerer Rand fünfundfünfzig AE vom Stern entfernt sind. Zum Vergleich: in unserem Sonnensystem beginnt der Kuiper-Gürtel aus kleinen Objekten bei der Umlaufbahn des Neptun (ungefähr dreißig AE von der Sonne entfernt) und erstreckt sich bis etwa fünfzig AE (der kältere Oort-Gürtel aus eisigen Objekten und Kometen dehnt sich viel weiter aus, bis circa fünfzigtausend AE).

In früheren Untersuchungen hatten andere Astronomen erste Hinweise gefunden, die es möglich erscheinen ließen, daß τ Ceti fünf Planeten besitzt. Wilner und seine Kollegen modellierten das Sternsystem mit ihrer beobachteten Trümmerscheibe, fügten diese fünf möglichen Planeten und zahlreiche andere veröffentlichte Beobachtungsdaten hinzu und stellten fest, daß das System mit den Beobachtungen vereinbar war und stabil sein könnte. Die mutmaßlichen Planeten würden zwischen dem inneren Rand der Trümmerscheibe und dem Stern umlaufen. Die Wissenschaftler schließen mit der Bemerkung, daß ein Planet mit Jupitermasse in diesem System nicht vorkommen kann, so daß es kein optimales Gegenstück zum Sonnensystem ist. Künftige Beobachtungen sollten es ermöglichen, das Bild weiter zu verfeinern.

Literatur:
„The Debris Disc of Solar Analogue τ Ceti: Herschel Observations and Dynamical Simulations of the Proposed Multiplanet System“
S. M. Lawler, J. Di Francesco, G. M. Kennedy, B. Sibthorpe, M. Booth, B. Vandenbussche, B. C. Matthews, W. S. Holland, J. Greaves, D. J. Wilner, M. Tuomi, J. A. D. L. Blommaert, B. L. de Vries, C. Dominik, M. Fridlund, W. Gear, A. M. Heras, R. Ivison, and G. Olofsson
Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 444, 2665–2675 (2014)