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ALMA
Gierige Gasriesen um jungen Stern?
von Stefan Deiters
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2. Januar 2013

Mit dem Radioteleskop Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) ist Astronomen jetzt der Blick auf eine entscheidende Phase bei der Entstehung von Gasplaneten gelungen. Sie entdeckten gewaltige Ströme aus Gas in der Lücke einer Scheibe aus Gas und Staub um einen jungen Stern. Ursache der Ströme dürften Gasplaneten sein, die durch dieses Material weiterwachsen.

HD 142527

Künstlerische Darstellung der beiden Staubscheiben um den jungen Stern HD 142527 und der mit ALMA entdeckten Gasströme.  Bild: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/M. Kornmesser (ESO) [Großansicht]

Ein internationales Astronomenteam hat mit Teilen des gerade in der chilenischen Atacamawüste entstehenden Radioteleskop-Verbunds Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) den jungen Stern HD 142527 in über 450 Lichtjahren Entfernung beobachtet. Der Stern ist von einer Scheibe aus Gas und Staub umgeben, bei der es sich um Material handelt, das von der Entstehung der jungen Sonne übrig geblieben ist.

Die Scheibe ist unterbrochen und so in zwei Bereiche unterteilt: Die innere Scheibe reicht vom Stern bis in eine Entfernung, die in etwa der Entfernung des Gasriesen Saturn in unserem Sonnensystem entspricht. Die äußere Scheibe beginnt dann 14-mal weiter außerhalb. Die Lücke, so die Vermutung der Astronomen, hat sich durch in dieser Region entstandene Gasplaneten gebildet, die das Gebiet entlang ihres Orbits quasi gesäubert haben. Die äußere Scheibe ist nicht geschlossen, sondern erinnert von ihrer Form ein wenig an ein Hufeisen.

Nach den Theorien der Astronomen sollten die Gasriesen durch Aufsammeln von Material aus der äußeren Scheibe wachsen, das in Strömen die Lücke überbrückt. "Astronomen haben diese Ströme vorhergesagt, es ist aber das erste Mal, dass wir sie auch tatsächlich direkt beobachten können", freut sich Simon Casassus von der Universidad de Chile, der die Untersuchung leitete. "Dank ALMA haben wir nun direkte Beobachtungen, die ein neues Licht auf aktuelle Theorien über die Planetenentstehung werfen."

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Mit ALMA konnten die Forscher den jungen Stern im Submillimeterbereich untersuchen und so Details erkennen, die bei früheren Beobachtungen nicht zu sehen waren. Die Lücke in der Staubscheibe war den Astronomen schon bekannt, nun entdeckten sie aber auch diffuses Gas in der Lücke zwischen beiden Scheiben sowie zwei dichtere Gasströme, die die äußere Scheibe durch die Lücke mit der inneren Scheibe verbinden. 

"Wir glauben, dass jeder diese Ströme durch einen Gasriesen verursacht wird, der sich in dem Bereich verbirgt", erläutert Teammitglied Sebastián Pérez von der Universidad de Chile. "Die Planeten wachsen durch Einfang von Gas aus der äußeren Scheibe, aber sie haben wirklich keine sonderlich guten Tischmanieren, so dass nicht verbrauchtes Gas weiter zur inneren Scheibe strömt."

Die Beobachtungen von HD 142527 können damit noch eine weitere Frage beantworten, die die Scheibe um den jungen Stern bislang aufgeworfen hatte: Da auch der Stern selbst noch wächst und sich dabei bei der inneren Scheibe bedient, sollte diese eigentlich längst verschwunden sein, wenn sie nicht irgendwie wieder aufgefrischt würde. Die Berechnungen des Teams zeigen, dass die offenbar nicht von den Planeten aufgenommene Gasmenge, die in Richtung innerer Scheibe strömt, groß genug ist, um die Größe der inneren Scheibe trotz des Wachstums des Sterns zu erhalten.

Auch die Existenz des diffusen Gases in der Lücke war von den Astronomen schon seit längerem vorhergesagt worden, doch hatte man bislang nur indirekte Hinweise auf das Gas gefunden. Das hat sich nun dank ALMA geändert. Für die Forscher ist dieses Gas ein zusätzliches Indiz für die Existenz von Gasplaneten in der Lücke, da beispielsweise ein zweiter Stern an dieser Stelle kein Gas übrig gelassen hätte. Aus der Menge des Gases hoffen die Astronomen künftig sogar Rückschlüsse auf die Masse der Objekte ziehen zu können, die für die Lücke verantwortlich sind.

Nur die Gasplaneten selbst hat das Team nicht aufspüren können. Überraschend ist dies allerdings nicht: "Wir haben nach den Planeten mit modernen Infrarot-Instrumenten an anderen Teleskopen gesucht", so Casassus. "Wir glauben jedoch, dass diese Planeten noch immer stark von den wenig durchsichtigen Gasströmen eingeschlossen sind. Von daher sind die Chancen sehr gering, diese Planeten direkt zu beobachten."

Weitere Beobachtungen des Systems mit dem kompletten ALMA-Teleskopverbund könnten jedoch schon bald weitere Informationen über die vermuteten Planeten um HD 142527 liefern. ALMA soll im März offiziell eingeweiht werden. Über ihre aktuellen Beobachtungen von HD 142527 berichten die Astronomen in der morgen erscheinenden Ausgabe der Wissenschaftszeitschrift Nature

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siehe auch
ALMA: Supercomputer in 5.000 Metern Höhe - 21. Dezember 2012
ALMA: Gesteinsplaneten auch um Braune Zwerge? - 30. November 2012
ALMA: Erste Beobachtungen mit Teleskop-Array - 4. Oktober 2011
Links im WWW
ESO
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