Extrasolar Planet formt Ring um einen Stern um

Hubble Bild des Rings um Fomalhaut. Bildnachweis: Hubble. Klicken um zu vergrößern.
Das detaillierteste Bild des Hubble-Weltraumteleskops der NASA, das jemals von einem schmalen, staubigen Ring um den nahe gelegenen Stern Fomalhaut (HD 216956) aufgenommen wurde, bietet den bislang stärksten Beweis dafür, dass ein widerspenstiger und unsichtbarer Planet möglicherweise gravitativ am Ring zieht.

Hubble zeigt eindeutig, dass das Zentrum des Rings satte 1,4 Milliarden Meilen (15 astronomische Einheiten) vom Stern entfernt ist. Dies ist eine Entfernung, die fast der Hälfte unseres Sonnensystems entspricht. Die plausibelste Erklärung, sagten Astronomen, ist, dass ein unsichtbarer Planet, der sich in einer elliptischen Umlaufbahn bewegt, den Ring mit seiner Anziehungskraft umformt. Der geometrisch markante Ring, der schräg zur Erde geneigt ist, hätte keinen so großen Versatz, wenn er nur durch die Schwerkraft von Fomalhaut allein beeinflusst würde.

Ein Versatz des Ringzentrums vom Stern wurde aus früheren und längerwelligen Beobachtungen unter Verwendung von Submillimeter-Teleskopen auf Mauna Kea, Hawaii, dem Spitzer-Weltraumteleskop, dem Submillimeter-Observatorium von Caltech und unter Anwendung theoretischer Modellierung und physikalischer Annahmen abgeleitet. Jetzt zeigen Hubbles scharfe Bilder direkt den Versatz des Rings von Fomalhaut.

Diese neuen Beobachtungen liefern starke Beweise dafür, dass mindestens ein unsichtbares planetarisches Massenobjekt den Stern umkreist. Hubble hätte ein Objekt entdeckt, das größer als ein Planet ist, wie beispielsweise einen Braunen Zwerg. "Unsere neuen Hubble-Bilder bestätigen die früheren Hypothesen, wonach ein Planet den Ring stören würde", sagte Paul Kalas von der University of California in Berkeley. Der Ring ähnelt dem Kuipergürtel unseres Sonnensystems, einem riesigen Reservoir an eisigem Material, das bei der Bildung unserer Planeten des Sonnensystems übrig geblieben ist.

Die Beobachtungen bieten Einblicke in die Gründungsjahre unseres Sonnensystems, als die Planeten ein Abrissderby-Spiel mit den Trümmern spielten, die von der Bildung unserer Planeten übrig geblieben waren, und viele Objekte durch Gravitation über den Weltraum zerstreuten. Möglicherweise ist eisiges Material mit den Planeten des inneren Sonnensystems kollidiert und hat sie mit Wasser bewässert, das sich im kälteren äußeren Sonnensystem gebildet hat. Andere Trümmer sind möglicherweise nach außen gewandert und bilden den Kuipergürtel und die Oort-Wolke, eine kugelförmige Materialwolke, die das Sonnensystem umgibt.

Nur Hubble verfügt über die exquisite optische Auflösung, um festzustellen, dass die Innenkante des Rings schärfer als die Außenkante ist. Dies ist ein verräterisches Zeichen dafür, dass ein Objekt Material wie ein Pflug, der Schnee wegräumt, durch Gravitation herausfegt. Eine weitere klassische Signatur für den Einfluss eines Planeten ist die relativ schmale Breite des Rings, etwa 25 astronomische Einheiten. Ohne ein Objekt, das das Ringmaterial durch Gravitation intakt hält, würden sich die Partikel laut Astronomen viel weiter ausbreiten.

„Was wir in diesem Ring sehen, ähnelt dem, was in den Cassini-Raumfahrzeugbildern der schmalen Saturnringe zu sehen ist. In diesen Bildern „hüten“ Saturnmonde das Ringmaterial und verhindern, dass sich der Ring ausbreitet “, sagte Kalas.

Der vermutete Planet kreist möglicherweise weit weg von Fomalhaut, innerhalb des inneren Randes des Staubrings, zwischen 4,7 und 6,5 Milliarden Meilen (50 bis 70 astronomische Einheiten) vom Stern entfernt. Der Ring ist 12 Milliarden Meilen (133 astronomische Einheiten) von Fomalhaut entfernt, was viel weiter entfernt ist als unser äußerster Planet Pluto von der Sonne. Diese Hubble-Beobachtungen erfassen den mutmaßlichen Planeten nicht direkt, so dass die Astronomen seine Masse nicht messen können. Sie werden stattdessen Computersimulationen der Ringdynamik durchführen, um die Masse des Planeten abzuschätzen.

Kalas und die Mitarbeiter James R. Graham von der University of California in Berkeley und Mark Clampin vom Goddard Space Flight Center der NASA in Greenbelt, Md., Werden ihre Ergebnisse in der Ausgabe der Zeitschrift Nature vom 23. Juni 2005 veröffentlichen.

Fomalhaut, ein 200 Millionen Jahre alter Stern, ist im Vergleich zu unserer 4,5 Milliarden Jahre alten Sonne nur ein Kind. Es befindet sich 25 Lichtjahre von der Sonne entfernt. Der Fomalhaut-Ring befindet sich im Sternbild Piscis Austrinus (der südliche Fisch) und ist zehnmal so alt wie Trümmerscheiben, die zuvor um die Sterne AU Microscopii und Beta Pictoris herum gesehen wurden, wo sich möglicherweise noch Planeten bilden. Wenn unser Sonnensystem ein Beispiel ist, sollten sich innerhalb von zig Millionen Jahren nach der Geburt des Sterns Planeten um Fomalhaut gebildet haben.

Die Hubble-Bilder geben auch einen Einblick in die äußere Planetenregion, die einen anderen Stern als unsere Sonne umgibt. Viele der mehr als 100 Planeten, die jenseits unseres Sonnensystems entdeckt wurden, kreisen nahe an ihren Sternen. Die meisten aktuellen Planetendetektionstechniken bevorzugen das Auffinden von Planeten, die nahe an ihren Sternen liegen.

"Die Größe des Staubrings von Fomalhaut legt nahe, dass sich nicht alle Planetensysteme auf die gleiche Weise bilden und entwickeln? Planetenarchitekturen können von Stern zu Stern sehr unterschiedlich sein “, erklärte Kalas. "Während der Ring von Fomalhaut dem Kuipergürtel analog ist, ist sein Durchmesser viermal größer als der des Kuipergürtels."

Die Astronomen verwendeten den Coronagraph der Advanced Camera for Surveys (ACS) an Bord von Hubble, um das Licht des hellen Sterns auszublenden, damit sie Details im schwachen Ring sehen konnten.

"Der Coronagraph des ACS bietet einen hohen Kontrast, sodass wir die Ringstruktur gegen die extrem helle Blendung von Fomalhaut sehen können", sagte Clampin. „Diese Beobachtung ist derzeit bei sichtbaren Wellenlängen ohne das Hubble-Weltraumteleskop nicht möglich. Die Tatsache, dass wir es mit Hubble erkennen konnten, war unerwartet, aber beeindruckend. “

Kalas und seine Mitarbeiter haben Hubble 2004 über einen Zeitraum von fünf Monaten eingesetzt? 17. Mai, 2. August und 27. Oktober? um die Ringstruktur abzubilden. Eine Seite des Rings muss noch abgebildet werden, da sie sich über das Sichtfeld der ACS-Kamera hinaus erstreckt. Die Astronomen werden Hubble diesen Sommer wieder verwenden, um den gesamten Ring abzubilden. Sie erwarten, dass die zusätzlichen Hubble-Daten Aufschluss darüber geben, ob der Ring Lücken aufweist oder nicht, die durch den Gravitationseinfluss eines unsichtbaren Körpers hätten herausgearbeitet werden können. Die längeren, tieferen Belichtungen können auch zeigen, ob der Ring einen noch größeren Durchmesser als derzeit gesehen hat. Zusätzlich messen die Astronomen die Farben des Rings, um seine physikalischen Eigenschaften einschließlich seiner Zusammensetzung zu bestimmen.

Frühere Wärmemissionskarten von Fomalhaut zeigten, dass eine Seite des Rings wärmer als die andere Seite ist, was bedeutet, dass der Ring um etwa die Hälfte der von Hubble gemessenen Entfernung außermittig ist. Dieser Unterschied könnte durch die Tatsache erklärt werden, dass Hubbles ACS-Bilder der Ringstruktur 100-mal schärfer sind als die längerwelligen Beobachtungen und daher ein viel genaueres Ergebnis liefern. Oder die Diskrepanz könnte bedeuten, dass die Ringgröße bei anderen Wellenlängen anders aussieht.

Der Staubring von Fomalhaut wurde 1983 bei Beobachtungen des Infrarot-Astronomischen Satelliten (IRAS) der NASA entdeckt. Das System ist ein überzeugendes Ziel für zukünftige Teleskope wie das James Webb Space Telescope und den Terrestrial Planet Finder, sagte Kalas.

Originalquelle: Hubble-Pressemitteilung

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