In Cosmic First spionieren Wissenschaftler die Schneelinie eines Sterns

Zum ersten Mal haben Astronomen einen Blick auf die Wasserschneelinie um einen Stern geworfen - den Punkt in der Umlaufscheibe des jungen Sterns, wo Schnee und Eis zuerst auftauchen.

Normalerweise grenzt diese Grenze zu nahe am Stern, damit Astronomen sie sehen können, aber dieser bestimmte Stern hatte einen plötzlichen Ausbruch von Helligkeit, der seine Scheibe überhitzte, Eis weiter draußen als gewöhnlich auslöschend.

Forscher sind begeistert, ihre erste stellare Schneelinie zu erkennen, weil sie bei der Bildung von Planeten um junge Sterne eine entscheidende Rolle spielt: Der felsige Abschnitt bildet Planeten wie Erde und Mars, während die verschneiten Randgebiete gasförmige Welten wie Jupiter und Saturn hervorbringen. [ALMA: 8 kühle Fakten über ein riesiges Radioteleskop]

Helle Explosion

Ein neugeborener Stern wird von einem umkreisenden Pfannkuchen aus Gas, Staub und Trümmern umgeben - den Rohstoffen, aus denen sich schließlich seine Gesamtheit von außerirdischen Planeten formen wird. Die meisten Sterne sind heiß genug, um das Wasser in dieser Scheibe bis zu etwa 280 Millionen Meilen (450 Millionen Kilometer) vom Zentrum zu verdampfen, was dreimal so groß ist wie die Entfernung von der Erde zur Sonne. (Das Wasser überspringt wegen des extrem niedrigen Raumdrucks seine flüssige Phase.)

Der Stern V883 Orionis, der 1350 Lichtjahre von der Erde im Sternbild Orion entfernt ist, brennt etwas heißer als sonst - er befindet sich mitten in einem Ausbruch von Helligkeit und Wärme aus einem plötzlichen Zustrom von neuem Material. Das ließ den Stern den ganzen Weg bis auf 3,7 Milliarden Meilen (6 Milliarden km) oder die durchschnittliche Entfernung, in der Pluto die Sonne umkreist, verdampfen, was die Forscher überrascht. Die weit entfernte Grenze ließ sie die Wasserschnee-Linie in Radiowellenlängen mit der Atacama Large Millimeter / Submillimeter Array (ALMA) sehen, einer Sammlung von Radioteleskopen in Chile, die das größte bodengestützte Observatorium der Welt bilden.

"Die Beobachtungen von ALMA waren für uns eine Überraschung", sagte Lucas Cieza, Astronom an der Diego Portales Universität in Chile und Hauptautor der neuen Arbeit, in einer Erklärung. "Unsere Beobachtungen wurden entwickelt, um die Scheibenfragmentierung darzustellen, die einer der vorgeschlagenen Mechanismen für die Bildung von Riesenplaneten ist." Die Forscher sahen keine Fragmentierung; stattdessen sahen sie einen unerwarteten Klingelton auf der Festplatte.

Planetbauer

In einer News & Views-Kolumne zu der neuen Arbeit, die heute (13. Juli) in der Zeitschrift Nature veröffentlicht wurde, schrieb Brenda Matthews, eine Astronomin am National Research Council von Kanada, die nicht an der Studie beteiligt war, dass der Wasserschnee Die Linie ist wichtig, um zu bestimmen, welche Planeten sich bilden - in ihr bilden sich felsige Planeten und an ihr bilden sich gasförmige Planeten.

"Die Tatsache, dass sich der Standort der Schneegrenze mit der Zeit verändern kann, hat starke Auswirkungen auf die Planetenentstehung", schrieb Matthews. Der schnelle Verlust und Gewinn von Eis, der an Veränderungen im Stern gebunden war, "würde Modelle verwechseln, die die langsame Bildung von Gesteinsplaneten innerhalb der Schneegrenze und die schnelle Bildung von Gasriesen außerhalb davon vorhersagen."

Und wenn man überhaupt eine Schneegrenze sieht, die postuliert wurde, aber vorher nicht entdeckt wurde, kann man bestätigen, dass andere Sterne ein ähnliches Eis- und Schneeschwimmen haben wie die Sonne in der frühen Umgebung, die zur aktuellen Planetensammlung unseres Sonnensystems führte.

"Die Verteilung von Wassereis um einen jungen Stern ist grundlegend für die Planetenbildung und sogar für die Entwicklung des Lebens auf der Erde", sagte Zhaohuan Zhu, ein Astronom an der Princeton University und Co-Autor der neuen Arbeit, in der Erklärung. "ALMAs Beobachtung wirft ein wichtiges Licht darauf, wie und wo dies in protoplanetaren Scheiben geschieht, wenn sich noch junge Planeten bilden."

"Wir haben jetzt direkte Beweise, dass eine frostige Region, die der Planetenbildung förderlich ist, um andere Sterne existiert", fügte Zhu hinzu.