|
Der Stoff aus dem Planeten entstehen
Redaktion / MPIfR
astronews.com
24. November 2005
Astronomen haben mit dem neuen Instrument AMBER des Very Large
Telescope Interferometer der Europäischen Südsternwarte (ESO) die Gas- und
Staubscheibe sowie den Sternwind in der Umgebung des jungen Sterns MWC 297
untersucht und damit die Region, in der einmal Planeten entstehen könnten. Einer
anderen Gruppe von Forschern gelang es erstmals, das Gas- und Staubmaterial zu
analysieren, das einen Überriesen-Stern umgibt.
Künstlerische Darstellung der innersten Umgebung des jungen
Sterns MWC 297 (Querschnitt). Die Messungen mit dem ESO Very
Large Telescope Interferometer und dem AMBER-Instrument zeigen,
dass die innerste Umgebung des Sterns aus einer Gas- und
Staubscheibe und einem Sternwind über- und unterhalb der Scheibe
besteht. In dieser Region können aus dem Material der Scheibe
neue Planeten entstehen. Das gezeigte Gebiet hat etwa die
Ausdehnung der Bahn des Planeten Mars. Bild:
AMBER-Konsortium |
Um die innerste Region des jungen Sterns MWC 297 mit bisher unerreichter
Genauigkeit untersuchen zu können, wurden zwei Teleskope des Very Large
Telescope Interferometer (VLTI) der ESO auf dem Berg Cerro Paranal in Chile
eingesetzt. Jedes dieser beiden Riesen-Teleskope hat einen Spiegeldurchmesser
von 8,2 Metern. Der Abstand der Teleskope beträgt 47 Meter. Beide Teleskope
erzeugten Bilder von MWC 297 im infraroten Spektralbereich.
Die gleichzeitige
Überlagerung dieser Infrarot-Bilder ermöglichte eine sehr hohe Auflösung. Dieses
Verfahren wird als Infrarot-Interferometrie bezeichnet. Die Messungen von MWC
297 wurden mit dem neuen Interferometrie-Instrument AMBER des VLTI durchgeführt,
das gleichzeitig interferometrische Bildüberlagerung und Zerlegung des Lichtes
in einzelne Wellenlängen also Spektroskopie ermöglicht.
Die Untersuchung von MWC 297 hat ein international zusammengesetztes Team
durchgeführt, das von Fabien Malbet von der Universität Grenoble geleitet wurde.
Das AMBER-Interferometrie-Instrument wurde für die Europäische Südsternwarte von
einem internationalen Konsortium gebaut, an dem folgende Institute beteiligt
sind: Laboratoire Universitaire d’Astrophysique de Nice, Laboratoire
d’Astrophysique de l’Observatoire de Grenoble, Laboratoire Gemini de
l’Observatoire de la Cote d’Azur, Max-Planck-Institut für Radioastronomie in
Bonn und Osservatorio Astrofisico di Arcetri in Florenz. Principle
Investigator dieses Projektes ist Romain Petrov von der Universität Nizza. Für
die Entwicklung der Infrarot-Kamera und die Datenerfassungssoftware war die
Forschungsgruppe von Gerd Weigelt am Max-Planck-Institut für Radioastronomie
verantwortlich.
Die Messung des jungen Sterns MWC 297 ist eines der ersten
Forschungsergebnisse, das mit dem neuen AMBER-Instrument gewonnen wurde. Es
zeigt sich, dass MWC 297 von einer riesigen Scheibe aus Staub und Gas umgeben
ist, die als Akkretionsscheibe bezeichnet wird. Diese Akkretionsscheibe strahlt
bei vielen unterschiedlichen Wellenlängen im infraroten Spektralbereich.
Zusätzlich existiert ein intensiver Sternwind, der vom Stern mit hoher
Geschwindigkeit weggeblasen wird. Dieser Sternwind strahlt im infraroten
Spektralbereich nur Licht einer einzigen Wasserstoff-Emissionslinie (Brackett-Gamma-Linie)
aus.
Mit AMBER können nun beide Lichtbestandteile getrennt gemessen werden.
Dadurch wird es erstmals möglich, sowohl die Ausdehnung der Akkretionsscheibe
als auch die des Sternwindes zu bestimmen. Die Infrarot-Strahlung der Scheibe
entsteht in einem Gebiet, das 1,75 Astronomische Einheiten groß ist. Eine
Astronomische Einheit ist gleich der Entfernung der Erde von der Sonne (150
Millionen Kilometer). Das Wasserstofflicht des Sternwindes kommt hingegen aus
einem viel größeren Gebiet mit einer Ausdehnung von 2,5 Astronomischen
Einheiten.
Zur genauen Auswertung der Messdaten wurde eine neue Modellierungsmethode
eingesetzt, mit deren Hilfe gleichzeitig die Akkretionsscheibe und der Sternwind
interpretiert werden können. Demnach stößt der Stern das ionisierte Gas des
Sternwindes in fast alle Raumrichtungen aus. Während das Gas in der Nähe der
Scheibe eine Expansionsgeschwindigkeit von nur 60 Kilometern pro Sekunde hat,
bewegt sich der Sternwind in polarer Richtung mit Geschwindigkeiten von bis zu
600 Kilometern pro Sekunde.
Diese Ergebnisse zeigen, dass es mit AMBER möglich ist,
die physikalischen Eigenschaften des Materials in der Umgebung von jungen
Sternen mit höchster Auflösung zu untersuchen. Da sich in solchen Gebieten auch
Planeten bilden, können nun völlig neuartige Informationen über die Entstehung
von Planeten gewonnen werden.
Beim zweiten Forschungsprojekt, das mit AMBER unter der Leitung von Armando
Domiciano de Souza vom Max-Planck-Institut für Radioastronomie in Bonn
durchgeführt wurde, konnte erstmalig Licht von drei der vier großen
8,2-Meter-Teleskope des VLTI erfolgreich überlagert werden. Im Gegensatz zu MWC
297 handelte es sich bei dem beobachteten Objekt CPD-57°2874 um keinen jungen
Stern, sondern um einen massereichen Stern in einer späten Phase seiner
Existenz.
Dieser Stern, ein so genannter Überriese, ist ungefähr 10.000-mal
leuchtkräftiger als unsere Sonne und etwa 50-mal so groß. Mit einer Entfernung
von 8.000 Lichtjahren ist er etwa 10-mal weiter von der Erde entfernt als MWC
297. Die detaillierten AMBER-Beobachtungen von CPD-57°2874 haben entscheidend
dazu beigetragen, unser Verständnis vom Ursprung und den physikalischen
Eigenschaften der Materie in der Umgebung von Überriesen-Sternen zu verbessern.
|
