Rasend schnelle Strukturen in nahem Sternsystem entdeckt

11. Oktober 2015, 20:48
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Wellenförmige Muster in Materiescheibe um AU Microscopii lassen sich mit nichts vergleichen, was man bisher kennt

Ein internationales Astronomenteam hat mithilfe des Hubble-Weltraumteleskops und des Very Large Telescope der Europäischen Südsternwarte in Chile in einem nahen Sternsystem etwas beobachtet, das sie ziemlich ratlos zurücklässt: Es scheint, als würden sich in einer Staubscheibe rund um den Stern AU Microscopii (AU Mic) Strukturen mit enormer Geschwindigkeit fortbewegen. Sind es die Folgen einer Eruption des Zentralgestirns, oder haben die wellenförmigen Muster mit einem – bisher nicht nachgewiesenen – Exoplaneten in der Materiescheibe zu tun? Möglicherweise handelt es sich auch um ein völlig unbekanntes Phänomen.

AU Microscopii im südlichen Sternbild Mikroskop liegt weniger als 33 Lichtjahre von der Erde entfernt, befindet sich damit also praktisch in der kosmischen Nachbarschaft. Die den Stern umgebende große Staubscheibe ist für irdische Beobachter fast genau von der Seite zu sehen. Astronomen ist es nun gelungen, diese Materiescheibe mithilfe des erst vor kurzem am Very Large Telescope installierten Instruments Sphere detailscharf abzubilden.

Außer den Sphere-Daten wurden dabei frühere Beobachtungen mit dem Weltraumteleskop Hubble genutzt. Erstmals konnten auf diesem Weg nicht nur Unterstrukturen der Scheibe untersucht werden, sondern auch Muster, die sich offenbar mit der Zeit verändern. Mehr noch: Die Scheibe um AU Mic weist offensichtlich Strukturen auf, die sich äußerst schnell und wellenartige fortbewegen.

Detaillierte Aufnahmen einer Materiescheibe

Als das Instrumententeam von Sphere nach Zielobjekten für seine ersten Beobachtungen suchte, war AU Mic ein naheliegender Kandidat. Thomas Henning, Direktor des Max-Planck-Instituts für Astronomie, war an den Untersuchungen beteiligt und zeigte sich bereits von den ersten Aufnahmen beeindruckt: "Gleich auf den ersten Blick haben wir detaillierte Strukturen in der Scheibe gesehen – hätten Sie mir vor ein paar Jahren gesagt, dass solche Bilder 2015 möglich wären, hätte ich Ihnen das vermutlich nicht geglaubt. Wir haben diese Strukturen dann mit Bildern verglichen, die einige Kollegen und ich 2010 und 2011 mit dem Weltraumteleskop Hubble aufgenommen hatten."

Diese Vergleichsanalysen ergaben eine veritable Überraschung: Es gelang den Wissenschaftern, eine ganze Reihe von Strukturen eindeutig sowohl in den Sphere- als auch in den Hubble-Bildern zu identifizieren. Das Außergewöhnliche an den Beobachtungen war allerdings, dass sich diese Strukturen innerhalb der wenigen Jahre, die zwischen den Beobachtungen vergangen waren, deutlich vom Stern entfernt hatten.

Schnell genug, um das System zu verlassen

Diejenigen Strukturen, die weiter vom Stern entfernt sind, scheinen sich dabei schneller zu bewegen als die sternnäheren. Mindestens drei der Strukturen bewegen sich so schnell, dass sie der Schwereanziehung des Sterns entkommen und damit das System verlassen könnten – also mit mindestens 40.000 Kilometer pro Stunde, schätzen die Forscher.

Solche hohen Geschwindigkeiten schließen aus, dass es sich um herkömmliche Scheibeneigenschaften handelt, die als Störungen hervorgerufen werden, wenn sich Objekte – etwa Exoplaneten – auf ihrer Umlaufbahn um den Stern durch das Scheibenmaterial bewegen. Etwas anderes muss dafür gesorgt haben, dass die Wellen Fahrt aufgenommen und derart hohe Geschwindigkeiten erreicht haben – und das zeigt, dass man es offenbar mit etwas wirklich Ungewöhnlichem zu tun hat.

AU Mic ist ein roter Zwergstern vom Typ M1 Ve, der nur etwas mehr als halb so groß ist wie die Sonne, ein mit rund zwölf Millionen Jahren recht junger Stern im Vergleich zu den knapp fünf Milliarden Jahren unserer Sonne. Wie bei solchen jungen Sternen häufig, zeigt AU Mic starke Aktivität und produziert mit einiger Häufigkeit Eruptionen, bei denen stellares Plasma mit hoher Geschwindigkeit nach außen geschleudert wird. Die Astronomen spekulieren, dass die bewegten Strukturen in der Staubscheibe auf diese Weise zustande gekommen sind.

Eine weitere durchaus reizvolle Möglichkeit ist, dass die Veränderungen in der Scheibe auf das Vorhandensein eines oder mehrerer extrasolarer Riesenplaneten in der Staubscheibe hindeuten. "Eine der stellaren Eruptionen könnte etwas auf einem der Exoplaneten ausgelöst haben – falls es dort Exoplaneten gibt. Sie könnte dort gewaltsam Materie losgelöst haben, die sich jetzt durch die Scheibe bewegt, angetrieben durch die Wucht der Eruption", meint Glenn Schneider vom US-amerikanischen Steward Observatory.

Hoffnung auf weitere Beobachtungen

Insgesamt legt der überraschende Nachweis der dynamischen Strukturen in der Materiescheibe von AU Mic ein ganzes Programm zusätzlicher Beobachtungen nahe. Haben die Forscher besonders großes Glück, könnte ihnen sogar der Nachweis von Protoplaneten in der Scheibe gelingen, also von kleineren Körpern, die eifrig weitere Masse sammeln, um zu ganzen Exoplaneten heranzuwachsen. Allgemeiner sollten detaillierte Beobachtungen der Dynamik solcher Scheiben direkte Vergleiche mit der Simulation solcher Objekte ermöglichen – und könnten auch Informationen über Prozesse der Planetenentstehung liefern, die in der Scheibe ihre Spuren hinterlassen haben. (red, 11.10.2015)

  • Die Bilder zeigen die Materiescheibe um den Stern AU Mic von der Seite. Die Unterschiede zwischen den Jahren 2010, 2011 und 2014 sind deutlich zu erkennen. Was die rasanten wellenartigen Strukturen verursacht, ist noch nicht klar, aber die Forscher haben bereits Theorien.
    fotos: eso, nasa & esa

    Die Bilder zeigen die Materiescheibe um den Stern AU Mic von der Seite. Die Unterschiede zwischen den Jahren 2010, 2011 und 2014 sind deutlich zu erkennen. Was die rasanten wellenartigen Strukturen verursacht, ist noch nicht klar, aber die Forscher haben bereits Theorien.

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