Montag, 8. Oktober 2012

Olivin: Kometenkristalle in nahem Planetensystem entdeckt


Olivinkristalle aus einem Meteoriten, der einem teilweise geschmolzenen Asteroiden des Sonnensystems entstammt.
| Copyright: J. Debosscher, KU Leuven


Leuven (Niederlande) - In dem Planetensystem um den vergleichsweise erdnahen, jungen Stern Beta Pictoris hat das europäische Weltraumteleskop "Herschel" Material identifiziert, das dem Bestandteilen von Kometen in unserem eigenen Sonnensystem entspricht.

Beta Pictoris ist gerade erst 12 Millionen Jahre alt und bildet das Zentralgestirn eines rund 63 Lichtjahre von der Erde entfernten Systems, in dem es neben dem einzigen bislang bekannten dortigen Planeten - einem Gasriesen - auch noch eine dichte Gas- und Trümmerscheibe (...wir berichteten). Diese könnte sich in Zukunft zu einem Torus aus eisigen Partikeln verdichten, der dann dem Kuiper-Gürtel des Sonnensystems gleichen würde, der außerhalb der Neptunbahn zu finden ist und als Ursprung kurzperiodischer Kometen gilt - Kometen also mit Umlaufzeiten kleiner als 200 Jahre.

Mit Herschel haben nun Astronomen um Dr. Ben de Vries von der Katholieke Universiteit Leuven erstmals die Zusammensetzung dieses Staubes untersucht. Von besonderem Interesse war für die Forscher das Mineral Olivin, wie es sich aus protoplanetaren Scheiben rund um neugeborene Sterne kristallisiert und so später auch in Asteroiden, Kometen und Planeten eingebettet werden kann.

 
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"Olivin kommt es in verschiedenen 'Geschmacksrichtungen' vor", erklärt de Vries, der seine Entdeckung aktuell gemeinsam mit Kollegen im Fachmagazin "Nature" veröffentlicht hat. "Eine magnesiumreiche Vielzahl findet sich in kleinen und einfachen eisigen Körpern wie Kometen, während sich eisenreiches Olivin typischerweise in großen Asteroiden findet, die stark erhitzende Prozesse durchlaufen haben."

Im System um Beta Pictoris haben die Wissenschaftler die noch unverfälschte
magnesiumreiche Olivin-Variante in einem Abstand von 15 bis 45 Astronomischen Einheiten (AE = Abstand zw. Erde u. Sonne) von seinem Zentralgestirn und bei Temperaturen von rund minus 190 Grad Celsius entdeckt.

Infrarotaufnahme des Beta-Pictoris-Systems : Sichtbar ist ein Gasriese, der seinen Stern mit etwa dem gleichen Abstand umkreist, wie Saturn die Sonne, sowie eine deutliche Staubscheibe in der äußeren Region des Systems.
| Copyright: ESO/A-M. Lagrange et al.

Zum Vergleich: Unsere Erde befindet sich von der Sonne eine Astronomische Einheit entfernt, während "unser" Kuipergürtel die Sonne in einem Abstand von 30 bis 50 AE umgibt.

Mit den Herschel-Beobachtungen ist es den Astronomen nun möglich zu berechnen, dass die Olivinkristalle etwa vier Prozent der Gesamtmasse der Staubpartikel in dieser Region um Beta Pictoris ausmachen. Zudem schlussfolgern die Forscher, dass das Olivin ursprünglich in Form von Kometen gebunden war, und durch die Kollision dieser eisigen Objekte freigesetzt wurden.

"Der Wert von etwa vier Prozent gleicht auf erstaunliche Weise den Werten in Kometen unseres Sonnensystems - etwa jenen in den Kometen "17P/Holmes" und "73P/Schwassmann-Wachmann 3", die zwischen 2 und 10 Prozent magnesiumreiches Olivin beinhalten", so de Vries.

"Da Olivin nur innerhalb eines Abstands von 10 AE von Zentralstern kristallisieren kann, belegt unsere Entdeckung der Kristalle nun in einer deutlich weiter entfernten kalten Staubscheibe, dass es hierher transportiert worden sein muss." Als Transportmechanismus hierfür kennen die Forscher die sogenannte "radiale Vermischung" aus Modellen der Entwicklung von wirbelnden protoplanetaren Scheiben um neue Sterne. Diese Vermischung wird von Sternenwinden und der Hitze des Zentralgestirns vorangetrieben, die Material in äußere Regionen treibt.

"Unsere Entdeckung ist ein Hinweis darauf, dass diese Transportmechanismen im System um Beta Pictoris jenen im einst noch jungen Sonnensystem gleichen und dass diese Prozesse wahrscheinlich unabhängig von den individuellen Eigenschaften eines Systems stattfinden."

Tatsächlich besitzt Beta Pictoris etwa das eineinhalbfache der Masse unserer Sonne, ist etwa acht mal so hell wie diese und auch der Aufbau seines Planetensystems unterscheidet sich stark vom Sonnensystem.

"Dank Herschel sind wir in der Lage die Eigenschaften von noch unverfälschtem Material zu untersuchen, dass von den ursprünglichen Entstehungsprozessen eines anderen Planetensystems hinterlassen wurde. Die Genauigkeit dieser Messungen ist dabei tatsächlich mit Laboruntersuchungen von Materialien aus de Sonnensystem zu vergleichen", zeigt sich auch der Herschel-Projektwissenschaftler Göran Pilbratt von der Entdeckung fasziniert.


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Quelle: ESA
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