Es ist kompliziert: Hubble-Umfrage findet unerwartete Vielfalt in staubigen Scheiben um nahegelegene Sterne

Mit dem Hubble-Weltraumteleskop der NASA haben Astronomen die größte und empfindlichste Untersuchung der Trümmerscheiben um nahegelegene Sterne mit sichtbarem Licht durchgeführt. Diese staubigen Scheiben, die wahrscheinlich durch Kollisionen zwischen übrig gebliebenen Objekten aus der Planetenbildung entstanden sind, wurden um Sterne herum abgebildet, die 10 Millionen Jahre alt und mehr als 1 Milliarde Jahre alt sind.

Die Forschung wurde von Astronomen des Goddard Space Center der NASA mit Hilfe des Steward Observatory der Universität von Arizona durchgeführt. Die Umfrage wurde von Glenn Schneider geleitet, dessen Ergebnisse in der Ausgabe vom 1. Oktober 2014 von veröffentlicht wurden Das astronomische Journal.

"Wir stellen fest, dass die Systeme nicht einfach flach mit gleichmäßigen Oberflächen sind", sagte Schneider. „Dies sind eigentlich ziemlich komplizierte dreidimensionale Trümmersysteme, oft mit eingebetteten kleineren Strukturen. Einige der Unterkonstruktionen könnten Wegweiser für unsichtbare Planeten sein. “

Die Studie lernte nicht nur viel über die Trümmerfelder, die benachbarte Sterne umgeben, sondern bot auch die Gelegenheit, mehr über die Bildung unseres eigenen Sonnensystems zu erfahren.

"Es ist, als würde man in die Vergangenheit zurückblicken, um die Art von zerstörerischen Ereignissen zu sehen, die einst routinemäßig in unserem Sonnensystem stattfanden, nachdem sich die Planeten gebildet hatten", sagte Schneider.

Früher als flache Scheiben angesehen, ergab die Studie eine unerwartete Vielfalt und Komplexität staubiger Trümmerstrukturen, die die beobachteten Sterne umgeben. Dies deutet stark darauf hin, dass sie durch unsichtbare Planeten, die den Stern umkreisen, gravitativ beeinflusst werden.

Alternativ könnten diese Effekte darauf zurückzuführen sein, dass die Sterne den interstellaren Raum passieren. Darüber hinaus stellten die Forscher fest, dass keine zwei „Scheiben“ aus Material, die Sterne umgeben, gleich waren.

Die Astronomen untersuchten mit Hubbles Space Telescope Imaging Spectrograph 10 zuvor entdeckte zirkumstellare Trümmersysteme sowie MP Mus, eine ausgereifte protoplanetare Scheibe, deren Alter mit der jüngsten der Trümmerscheiben vergleichbar ist.

Insbesondere in einem ringförmigen System (um HD 181327) beobachtete Unregelmäßigkeiten ähneln dem Ausstoßen eines riesigen Schmutzsprays in den äußeren Teil des Systems aufgrund der jüngsten Kollision zweier Körper.

"Dieser Materialspray ist ziemlich weit von seinem Wirtsstern entfernt – ungefähr doppelt so weit wie Pluto von der Sonne", sagte der Co-Ermittler Christopher Stark vom Goddard Space Flight Center der NASA, Greenbelt, Maryland. „Es ist schwer zu erklären, ein so massives Objekt in so großer Entfernung katastrophal zu zerstören, und es sollte sehr selten sein. Wenn wir tatsächlich die jüngsten Folgen einer massiven Kollision sehen, kann das unsichtbare Planetensystem ziemlich chaotisch sein. “

Eine andere Interpretation für die Unregelmäßigkeiten ist, dass die Scheibe durch den Durchgang des Sterns durch den interstellaren Raum auf mysteriöse Weise verzogen wurde und direkt mit unsichtbarem interstellarem Material interagiert. "In jedem Fall ist die Antwort aufregend", sagte Schneider. "Unser Team analysiert derzeit Follow-up-Beobachtungen, um die wahre Ursache der Unregelmäßigkeit aufzudecken."

In den letzten Jahren haben Astronomen eine unglaubliche Vielfalt in der Architektur exoplanetarer Systeme gefunden. Zum Beispiel haben sie festgestellt, dass Planeten in Umlaufbahnen angeordnet sind, die sich deutlich von denen in unserem Sonnensystem unterscheiden.

"Wir sehen jetzt eine ähnliche Vielfalt in der Architektur der zugehörigen Trümmersysteme", sagte Schneider. „Wie wirken sich die Planeten auf die Scheiben aus und wie wirken sich die Scheiben auf die Planeten aus? Es gibt eine Art gegenseitige Abhängigkeit zwischen einem Planeten und den dazugehörigen Trümmern, die die Entwicklung dieser exoplanetaren Trümmersysteme beeinflussen könnte. “

Von dieser kleinen Stichprobe ist die wichtigste Botschaft, die man mitnehmen sollte, die Vielfalt, sagte Schneider. Er fügte hinzu, dass Astronomen die internen und externen Einflüsse auf diese Systeme – wie Sternwinde und Wechselwirkungen mit Wolken aus interstellarem Material – wirklich verstehen müssen und wie sie von der Masse und dem Alter des Muttersterns und der Fülle schwererer Elemente beeinflusst werden benötigt, um Planeten zu bauen.

Obwohl Astronomen seit 1995 fast 4.000 Exoplanetenkandidaten gefunden haben, hauptsächlich durch indirekte Nachweismethoden, wurden im selben Zeitraum nur etwa zwei Dutzend lichtstreuende zirkumstellare Trümmersysteme abgebildet.

Dies liegt daran, dass die Festplatten in der Regel 100.000 Mal schwächer sind als ihre hellen Elternsterne (und oft sehr nahe daran liegen). Die meisten wurden aufgrund der Fähigkeit von Hubble gesehen, kontrastreiche Bilder zu erstellen, bei denen das überwältigende Licht des Sterns blockiert wird, um die schwache Scheibe freizulegen, die den Stern umgibt.

Die neue bildgebende Untersuchung liefert auch Einblicke in die Entstehung und Entwicklung unseres Sonnensystems vor 4,6 Milliarden Jahren. Insbesondere die vermutete Planetenkollision in der Scheibe um HD 181327 ähnelt möglicherweise der Entstehung des Erd-Mond-Systems sowie des Pluto-Charon-Systems vor über 4 Milliarden Jahren. In diesen Fällen warfen Kollisionen zwischen Körpern in Planetengröße Trümmer, die sich dann zu einem Begleitmond vereinigten.

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