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Die protoplanetaren Scheiben von HK Tauri
von Stefan Deiters
astronews.com
30. Juli 2014
Astronomen haben in dem Doppelsternsystem HK Tauri zwei
unterschiedlich ausgerichtete Scheiben aus Gas und Staub entdeckt, in denen
vermutlich gerade Planeten entstehen. Es sind die bislang detailliertesten
Beobachtungen von solchen Scheiben in einem Doppelsternsystem. Sie
gelangen mit ALMA, einem Verbund von Radioteleskopen in der chilenischen Atacamawüste.
So könnte das Doppelsternsystem HK Tauri und
die beiden protoplanetaren Scheiben aussehen.
Bild: R. Hurt (NASA / JPL-Caltech /
IPAC) [Großansicht] |
Unsere Sonne unterscheidet sich von anderen Sternen nicht nur dadurch, dass
um sie der bislang einzige uns bekannte Planet kreist, auf dem es Leben
gibt, sondern auch, weil es sich bei unserer Sonne um einen Einzelstern
handelt. Die meisten Sterne entstehen nämlich in Doppel- oder Mehrfachsystemen.
Da stellt sich natürlich die Frage, wie und wo um solche Sternpaare Planeten
entstehen können.
Einen Hinweis liefern nun neue Beobachtungen mit dem Atacama Large
Millimeter/submillimeter Array (ALMA), einem Verbund aus Radioschüsseln in der
chilenischen Atacamawüste. "Durch ALMA ist uns der bislang beste Blick auf ein
Doppelsternsystem mit protoplanetaren Scheiben gelungen", freut sich Eric Jensen
vom Swarthmore College in der Nähe von Philadelphia im US-Bundesstaat
Pennsylvania. "Man kann erkennen, dass diese Scheiben zueinander schief
ausgerichtet sind."
Das von den Astronomen beobachtete System HK Tauri befindet sich rund 450
Lichtjahre von der Erde entfernt im Sternbild Stier. Die Sterne sind weniger als
fünf Millionen Jahre alt und rund 58 Milliarden Kilometer voneinander entfernt -
dies entspricht etwa der 13-fachen Entfernung des äußersten Planeten Neptun von
unserer Sonne.
Bei dem lichtschwächeren Stern des Paars, HK Tauri B, blicken wir von der
Erde aus genau auf die Kante der protoplanetaren Scheibe. Das Licht des hellen
Sterns selbst wird dadurch erheblich reduziert, so dass sich die leuchtschwache Scheibe gut im
sichtbaren Bereich des Lichts oder im nahe Infraroten beobachten lässt (astronews.com
berichtete).
Bei HK Tauri A ist das anders: Hier verdeckt die Scheibe nicht das Licht des
Sterns, so dass Beobachtungen schwieriger sind. Das schwache Leuchten der
Scheibe wird im sichtbaren Bereich des Lichts komplett vom hellen Stern
überstrahlt. In Submillimeter-Wellenlängen, in denen ALMA beobachtet, lässt sich
die Scheibe allerdings gut erkennen und untersuchen.
Mit ALMA konnten die Astronomen daher nicht nur die Scheibe beobachten,
sondern auch erstmals ihre Rotation messen. Es gelang ihnen schließlich sogar zu
berechnen, dass die beiden protoplanetaren Scheiben des Systems um mindestens 60
Grad zueinander geneigt sein müssen. Mindestens eine der beiden Scheiben liegt somit
deutlich außerhalb der Ebene, in der die beiden Sterne einander umkreisen.
"Diese eindeutige Schiefstellung hat uns einen faszinierenden Einblick in ein
junges Doppelsternsystem erlaubt", so Rachel Akeson vom NASA Exoplanet
Science Institute am California Institute of Technology. "Es gab
zwar schon früher Beobachtungen, die darauf hingedeutet haben, dass es diese
zueinander geneigten Scheiben gibt, doch die neuen ALMA-Beobachtungen von HK
Tauri zeigen sehr viel deutlicher, was in einem solchen System passiert."
Sterne bilden sich aus Wolken aus Gas und Staub. Diese kollabieren unter
ihrer eigenen Schwerkraft und beginnen zu rotieren, bis sich schließlich eine
flache protoplanetare Scheibe um den jungen, gerade entstehenden Stern gebildet
hat. In diesen Scheiben entstehen dann die Planeten.
Komplizierter wird es natürlich, wenn sich zwei junge Sterne umkreisen. Wenn
sich die Bahn der Sterne umeinander und ihre protoplanetaren Scheiben nicht
ungefähr in der gleichen Ebene befinden, kommt es zu gegenseitigen Störungen und
die entstehenden Planeten können auf sehr ungewöhnliche Bahnen geraten. Solche
sehr unkreisförmigen und geneigten Bahnen hat man bei zahlreichen extrasolaren
Planetensystemen schon beobachtet, so dass die ALMA-Beobachtungen eine Erklärung für
die Entstehung dieser überraschenden Orbits liefern würden.
"Unsere Ergebnisse zeigen, dass die notwendigen Bedingungen für die
Veränderungen der planetaren Bahnen vorhanden sind und dass es diese Bedingungen
zur Zeit der Planetenentstehung gibt, vermutlich durch den
Entstehungsprozess des Doppelsternsystems", erläutert Jensen die Bedeutung der
Beobachtungen. "Wir können zwar andere Theorien noch nicht ausschließen, doch
sind wir sicher, dass ein zweiter Stern diesen Job erledigen würde."
Da sich mit ALMA das ansonsten unsichtbare Gas und der Staub in der
protoplanetaren Scheibe erkennen lässt, war ein bislang einmaliger Blick auf das
junge Doppelsternsystem möglich. "Da wir es in einer sehr frühen Phase der
Entstehung beobachten, in der protoplanetare Scheiben noch vorhanden sind,
lässt sich besser erkennen, wie alles orientiert ist", so Akeson.
Als nächstes wollen die Astronomen herausfinden, ob es sich bei HK Tauri um
einen Ausnahmefall handelt, oder ob solche Systeme die Regel sind.
Allerdings würden sich auch dann nicht alle eigentümlichen Bahnen von
extrasolaren Planeten erklären lassen. "Dafür gibt es einfach nicht genug
Doppelsternbegleiter", so Jensen. "Es bleibt also noch ein interessantes Rätsel,
das es zu lösen gilt."
Über ihre Beobachtungen berichten Jensen und Akeson in einem Fachartikel, der
morgen in der Wissenschaftszeitschrift Nature erscheint.
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