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HARPS
Zwei Kometenfamilien um Beta Pictoris
von Stefan Deiters
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23. Oktober 2014

Astronomen haben mithilfe des Instruments HARPS fast 500 einzelne Kometen untersucht, die Beta Pictoris umkreisen. Sie stellten dabei fest, dass sich um den jungen Stern zwei Familien von Kometen unterscheiden lassen: Ganz neue Kometen, die gerade erst entstanden sind, und solche, die Beta Pictoris wohl schon mehrfach umrundet haben.

Beta Pictoris

So könnten einige der jetzt identifizierten Kometen um Beta Pictoris aussehen. Bild: ESO/L. Calçada [Großansicht]

Der Stern Beta Pictoris ist für Astronomen kein Unbekannter: Um die 63 Lichtjahre entfernte und nur rund 20 Millionen Jahre alte Sonne kreist eine gewaltige Scheibe aus Gas und Staub. Nach Ansicht der Forscher handelt es sich bei Beta Pictoris um ein junges, gerade entstehendes Planetensystem, in dem durch das Verdampfen von Kometen und die Kollisionen von Asteroiden immer wieder Gas und Staub frei wird.

"Beta Pictoris ist ein faszinierendes Ziel für Untersuchungen", meint auch Flavien Kiefer vom Institut d’astrophysique de Paris und der Université Pierre & Marie Curie-Paris 6. "Die detaillierte Beobachtung von Exokometen verrät uns einiges darüber, was in dieser Art von jungen Planetensystemen vor sich geht."

Schon seit fast 30 Jahren beobachten Astronomen verräterische Schwankungen des Lichts von Beta Pictoris. Sie erklären sich diese durch das Vorüberziehen von Kometen vor dem Stern. Zwar handelt es sich bei Kometen um kleine Brocken mit einem Durchmesser von nur wenigen Kilometern, doch bestehen sie hauptsächlich aus Eis, das bei Annäherung an den Stern verdampft und einen gewaltigen Schweif aus Gas und Staub entstehen lässt, der einen Teil des Lichts des Sterns verschluckt.

Die Kometen selbst allerdings sind nicht zu sehen: Ihr schwaches Licht wird von dem hellen Leuchten des Sterns überstrahlt. Die Absorptionen der Gas- und Staubwolken lassen sich jedoch in Spektren ablesen. Das Instrument HARPS, das am 3,6-Meter-Teleskop der europäischen Südsternwarte ESO in La Silla montiert ist, ist ein extrem leistungsfähiger Spektrograph, mit dessen Hilfe schon zahlreiche extrasolare Planeten entdeckt wurden.

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Mit HARPS wurden zwischen 2003 und 2011 auch über 1.000 Beobachtungen von Beta Pictoris durchgeführt, die das Team um Kiefer nun noch einmal gründlich analysiert hat. Dabei konzentrierten sich die Astronomen auf 493 individuelle Kometen, die in den Spektren zu erkennen waren. Manche wurden wiederholt oder auch über einen Zeitraum von mehreren Stunden beobachtet.

Eine sorgfältige Auswertung erlaubte es den Wissenschaftlern, die Größe und Geschwindigkeit der Gaswolken zu bestimmen, die für die Änderungen im Spektrum verantwortlich waren. Auch einige Bahnparameter, wie etwa die Orientierung des Orbits und die Form der Umlaufbahn sowie die Entfernung zu Beta Pictoris, konnten ermittelt werden.

So gelang es erstmals Informationen über mehrere Hundert Kometen zusammenzutragen, die einen anderen Stern umkreisen. Dabei wurde deutlich, dass es um Beta Pictoris offenbar zwei verschiedene Familien von Kometen gibt: Eine Gruppe mit alten Kometen, deren Bahn von einem massereichen Planeten beeinflusst wird, der in der Tat bereits um Beta Pictoris entdeckt wurde. Diese Kometen dürften schon wiederholt ihren Zentralstern umrundet haben.

Eine zweite Gruppe besteht aus neuen Kometen, die vermutlich erst vor kurzer Zeit durch das Auseinanderbrechen eines oder mehrerer großer Objekte entstanden sind. Während die Kometen der ersten Gruppe nur eine vergleichsweise geringe Aktivität zeigen und vermutlich schon einen großen Teil ihres Eises verdampft haben, sind die Kometen der zweiten Gruppe noch äußerst aktiv.

Außerdem scheinen sich die "jüngeren" Kometen alle auf einem sehr ähnlichen Orbit zu bewegen, was für den gemeinsamen Ursprung aus dem Zerbrechen eines Objekts spricht. Bei den "älteren" Exemplaren fand man hingegen eine große Vielfalt an Umlaufbahnen.

"Erstmals lieferte eine statistische Studie die Physik und die Bahnen für eine große Anzahl von Exokometen", fasst Kiefer die Ergebnisse der Analyse zusammen. "Die Untersuchung liefert damit einen bemerkenswerten Einblick in die Prozesse, die in unserem Sonnensystem unmittelbar nach dessen Entstehung vor 4,5 Milliarden Jahren abgelaufen sein müssen."

Die Astronomen berichten über ihre Untersuchung in der heute erscheinenden Ausgabe der Wissenschaftszeitschrift Nature.

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siehe auch
VLT: Die Länge der Tage auf Beta Pictoris b - 2. Mai 2014
ALMA: Kometenkollisionen um Beta Pictoris? - 7. März 2014
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Beta Pictoris: Bewegung eines Exoplaneten beobachtet - 10. Juni 2010
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Hubble: Die Staubscheiben von Beta Pictoris - 28. Juni 2006
Beta Pictoris: Kohlenstoff im Überfluss - 8. Juni 2006
Ferne Welten - die astronews.com Berichterstattung über die Suche nach extrasolaren Planeten
Links im WWW
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