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Rätselhafte Strukturen

In der Staubscheibe um einen jungen Stern hat ein Forschungsteam Strukturen beobachtet, die mit hoher Geschwindigkeit vom Zentrum wegfliegen. „Es sieht aus, als ob jemand ein frisch gemaltes Bild mit dem Finger zu einer Schlangenlinie verwischt hätte“, sagt ETH-Astrophysiker Christian Thalmann.

„Wir waren sprachlos, als wir dieses Bild im Kontrollraum des Observatoriums in Chile zum ersten Mal sahen“, erinnert sich Christian Thalmann vom Institut für Astronomie an der ETH Zürich und Mitglied des Nationalen Forschungsschwerpunkts PlanetS sowie Marie-Curie-Fellow. Er beobachtete zusammen mit Kollegen eines internationalen Teams mit dem VLT-Riesenteleskop der Europäischen Südsternwarte ESO das Objekt AU Microscopii, einen jungen Stern in unserer kosmischen Nachbarschaft, „nur“ 23 Lichtjahre entfernt. Dass AU Mic von einer Staubscheibe umgeben ist, wissen die Astronomen seit Jahren. Doch mit einem neu installierten Instrument namens SPHERE konnten sie den inneren Teil der Scheibe zum ersten Mal klar auflösen.

Oben ein Hubble-Bild der Scheibe um AU Mic aus dem Jahr 2010, in der Mitte eine Hubble-Aufnahme von 2011, unten ein Bild aufgenommen 2014 mit dem Instrument SPHERE, installiert im Riesenteleskop VLT. Das Licht des Sterns in der Mitte wurde abgeblockt, um die viel weniger helle Scheibe sichtbar zu machen. (Bild: ESO, NASA & ESA)

Oben ein Hubble-Bild der Scheibe um AU Mic aus dem Jahr 2010, in der Mitte eine Hubble-Aufnahme von 2011, unten ein Bild aufgenommen 2014 mit dem Instrument SPHERE, installiert im Riesenteleskop VLT. Das Licht des Sterns in der Mitte wurde abgeblockt, um die viel weniger helle Scheibe sichtbar zu machen.(Bild: ESO, NASA & ESA)

Das verblüffende Bild zeigte fünf bogenartige Strukturen in unterschiedlicher Entfernung vom Stern, ähnlich wie Wellen auf einer Wasseroberfläche. „Niemand hatte erwartet, solch deutliche, weitreichende und detaillierte Strukturen vorzufinden“, sagt Christian Thalmann: „Einige Teammitglieder glaubten zuerst, die Beobachtung sei durch ein Missgeschick verwackelt worden.“

Rasendes Tempo

Noch grösser war die Überraschung, als die Forscher ihre neuen Bilder mit Daten des Hubble-Weltraumteleskops aus den Jahren 2010 und 2011 verglichen. Einige der wellen- oder bogenartigen Strukturen liessen sich dort bereits erahnen. „Wir setzten uns daher mit den Autoren dieser Studie in Verbindung und arbeiteten diese Daten zusammen neu auf“, erzählt der ETH-Forscher. So konnte das Team die Entwicklung der Strukturen über fünf Jahre zurückverfolgen. Resultat: Die Bögen entfernen sich unerwartet schnell vom Stern weg nach aussen mit Geschwindigkeiten von bis zu 40’000 Kilometern pro Stunde. Sie können sich damit nicht auf geschlossenen Umlaufbahnen um AU Mic befinden, sondern werden geradezu aus dem System hinausgeschleudert, wie das internationale Team um Erstautor Anthony Boccaletti vom Observatoire de Paris jetzt in der Zeitschrift „Nature“ berichtet.

„Noch wissen wir nicht, welches Phänomen wir hier beobachten und wie es zustande kommt“, sagt Christian Thalmann. Möglicherweise spielen dabei ein bislang unentdeckter Planet eine wichtige Rolle und die Tatsache, dass es sich bei AU Mic um einen ausserordentlich aktiven Stern handelt. Man nimmt gemeinhin an, dass Staubscheiben wie diejenige um AU Mic von einem „Asteroidengürtel“ herrühren, in dem sich Gesteinsbrocken durch Kollisionen zu immer feineren Trümmerteilen zerschlagen. Der dabei anfallende feine Staub wird vom Sternwind nach aussen geblasen und formt so eine ausgedehnte Scheibe. „Meine Vermutung ist nun, dass der Asteroidengürtel durch einen Planeten in eine unregelmässige Form verbogen worden ist, so dass einige der Kollisionen ober- oder unterhalb der Scheibenebene stattfinden“, erklärt der ETH-Forscher. „Treffen besonders starke Ausbrüche der Sternatmosphäre auf diese Teile des Asteroidengürtels, könnten sie eine geballte Ladung Kollisionsstaub mit sich davon tragen. Diese könnten wir dann als lokale Strukturen über der Scheibenebene beobachten.“

Mit regelmässigen Folgebeobachtungen wollen die Forschenden die weitere Bewegung und Entwicklung der Strukturen überwachen und zusätzliche Informationen über die räumliche Anordnung und chemische Zusammensetzung des Staubs gewinnen, um das rätselhafte Phänomen zu verstehen. „Und falls tatsächlich ein bisher unentdeckter Planet ein Teil des Puzzles sein sollte, so hoffen wir natürlich auch, diesen zu finden“, sagt Christian Thalmann.

Literaturhinweis:
Anthony Boccaletti, Christian Thalmann, et al.: „Fast-Moving Structures in the Debris Disk Around AU Microscopii“, Nature, 8 October 2015.
http://nature.com/articles/doi:10.1038/nature15705

Erfolgreicher CHEOPS-Test
Open hunt for habitable planets
Kategorien: News, Project 1 - Pl: Prof. Michael Meyer

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