Spitzer beobachtet, wie sich die Planetenform schnell ändert

Um einen jungen Stern namens LRLL 31 herum geschieht etwas Seltsames. Dies ist wahrscheinlich eine planetbildende Scheibe. Die Entstehung von Planeten dauert jedoch Millionen von Jahren. Daher ist es selten, dass sich auf Zeitskalen, die wir Menschen wahrnehmen können, etwas ändert. Ein anderes Objekt scheint darin zu bestehen, einen Klumpen planetbildenden Materials um den Stern zu schieben, und diese Region bietet Astronomen mit dem Spitzer-Weltraumteleskop einen seltenen Einblick in die frühen Stadien der Planetenbildung.

Astronomen sehen das Licht dieser Scheibe ziemlich häufig variieren. Eine mögliche Erklärung ist, dass ein enger Begleiter des Sterns – entweder ein Stern oder ein sich entwickelnder Planet – planetbildendes Material zusammenschieben könnte, wodurch seine Dicke variiert, wenn er sich um den Stern dreht.

"Wir wissen nicht, ob sich Planeten gebildet haben oder bilden werden, aber wir gewinnen ein besseres Verständnis für die Eigenschaften und die Dynamik des Feinstaubs, der entweder ein Planet werden oder indirekt formen könnte", sagte James Muzerolle vom Weltraum Das Telescope Science Institute, Baltimore, Md. Muzerolle, ist Erstautor eines Papiers, das zur Veröffentlichung in den Astrophysical Journal Letters angenommen wurde. "Dies ist ein einzigartiger Einblick in den langwierigen Prozess des Planetenbaus in Echtzeit."

Eine Theorie der Planetenbildung legt nahe, dass Planeten als staubige Körner beginnen, die um einen Stern in einer Scheibe wirbeln. Sie nehmen langsam an Größe zu und sammeln immer mehr Masse wie klebriger Schnee. Wenn die Planeten immer größer werden, schnitzen sie Lücken im Staub aus, bis eine sogenannte Übergangsscheibe mit einem großen donutartigen Loch in der Mitte Gestalt annimmt. Mit der Zeit verblasst diese Scheibe und es entsteht ein neuer Scheibentyp, der aus Trümmern von Kollisionen zwischen Planeten, Asteroiden und Kometen besteht. Letztendlich ein festeres, reiferes Sonnensystem wie unsere eigenen Formen.

Vor dem Start von Spitzer im Jahr 2003 waren nur wenige Übergangsscheiben mit Lücken oder Löchern bekannt. Mit Spitzers verbesserter Infrarotsicht wurden jetzt Dutzende gefunden. Das Weltraumteleskop spürte das warme Leuchten der Scheiben und kartierte indirekt ihre Strukturen.

Muzerolle und sein Team machten sich daran, eine Familie junger Stars zu studieren, viele davon mit bekannten Übergangsscheiben. Die Sterne sind etwa zwei bis drei Millionen Jahre alt und etwa 1.000 Lichtjahre entfernt in der sternbildenden Region IC 348 des Sternbilds Perseus. Einige der Sterne zeigten überraschende Hinweise auf Variationen. Die Astronomen verfolgten einen, LRLL 31, und untersuchten den Stern über fünf Monate mit allen drei Instrumenten von Spitzer.

Die Beobachtungen zeigten, dass sich das Licht aus dem inneren Bereich der Sternscheibe alle paar Wochen und in einem Fall in nur einer Woche ändert. "Übergangsscheiben sind selten genug, daher ist es wirklich aufregend, eine mit dieser Art von Variabilität zu sehen", sagte Co-Autor Kevin Flaherty von der University of Arizona, Tucson.

Sowohl die Intensität als auch die Wellenlänge des Infrarotlichts variierten im Laufe der Zeit. Wenn beispielsweise die bei kürzeren Wellenlängen gesehene Lichtmenge anstieg, nahm die Helligkeit bei längeren Wellenlängen ab und umgekehrt.

Muzerolle und sein Team sagen, dass ein Begleiter des Sterns, der in einer Lücke auf der Festplatte des Systems kreist, die Daten erklären könnte. „Ein Begleiter in der Lücke einer fast randlosen Scheibe würde die Höhe des inneren Scheibenrandes regelmäßig ändern, wenn er um den Stern kreist: Ein höherer Rand würde bei kürzeren Wellenlängen mehr Licht emittieren, weil er größer und heiß ist, aber am Gleichzeitig würde der hohe Rand das kühle Material der äußeren Scheibe beschatten und eine Abnahme des längerwelligen Lichts verursachen. Eine niedrige Felge würde das Gegenteil bewirken. Genau das beobachten wir in unseren Daten “, sagte Elise Furlan, Mitautorin des Jet Propulsion Laboratory der NASA in Pasadena, Kalifornien.

Der Begleiter müsste nahe sein, um das Material so schnell zu bewegen – etwa ein Zehntel der Entfernung zwischen Erde und Sonne.

Die Astronomen planen, bodengestützte Teleskope zu verwenden, um festzustellen, ob ein Begleiter hart genug am Stern zieht, um wahrgenommen zu werden. Spitzer wird das System auch in seiner „warmen“ Mission erneut beobachten, um festzustellen, ob die Änderungen periodisch sind, wie dies bei einem umlaufenden Begleiter zu erwarten wäre. Spitzer hat im Mai dieses Jahres kein Kühlmittel mehr und arbeitet jetzt bei einer etwas wärmeren Temperatur, wobei zwei Infrarotkanäle noch funktionieren.

"Für Astronomen ist es aufregend, alles in Echtzeit zu sehen", sagte Muzerolle. "Es ist, als wären wir Biologen, die beobachten können, wie Zellen in einer Petrischale wachsen. Nur unsere Probe ist Lichtjahre entfernt."

Quelle: JPL

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