Freitag, 7. März 2014

Beta Pictoris: Kometentrümmer in nahmen Planetensystem entdeckt


Diese künstlerische Darstellung illustriert das bevorzugte Model zur Erklärung der ALMA-Beobachtungen von Beta Pictoris, die gezeigt haben, dass die Scheibe von Kohlenstoffmonoxid-Gas durchsetzt ist. | Copyright: NASA's Goddard Space Flight Center/F. Reddy

Santiago de Chile (Chile) – Mit dem Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) der Europäischen Südsternwarte (ESO) im Norden Chiles haben Astronomen in der Staubscheibe des sonnennahen Sterns Beta Pictoris einen unerwarteten Klumpen aus Kohlenstoffmonoxid-Gas. Die Anwesenheit des Gases, das eigentlich in kurzer Zeit von der Strahlung des Sterns zerstört werden sollte, kann am ehesten mit häufigen Zusammenstößen zwischen kleinen eishaltigen Objekten wie Kometen erklärt werden, da irgendetwas das Gas kontinuierlich wieder auffüllt.

Wie die Forscher um den ESO-Astronom William R.F. Dent in der aktuellen Ausgabe des Fachjournals "Science" berichten, kann das System des nahegelegenen Sterns Beta Pictoris selbst leicht mit dem bloßen Auge am Südhimmel beobachtet werden und wird von Astrophysikern als geradezu "archetypisches junges Planetensystem" gefeiert. Bislang ist bekannt, dass ein Planet den Stern auf einer Umlaufbahn in 1,2 Milliarden Kilometern Entfernung umkreist. Beta Pictoris war einer der erstentdeckten Sterne mit einer großen Scheibe aus Staubtrümmern.


Die neue Beobachtungen mit ALMA haben nun gezeigt, dass die Scheibe von Kohlenstoffmonoxid-Gas durchsetzt ist. "Paradoxerweise könnte die Anwesenheit von Kohlenstoffmonoxid, das für uns Menschen auf der Erde äußerst schädlich ist, ein Hinweis dafür sein, dass das Planetensystem Beta Pictoris irgendwann ein gutes Habitat für Leben sein könnte", so die Pressemitteilung der ESO (eso.org). Der Kometenbeschuss, den seine Planeten gerade durchleben, versorge sie vermutlich mit dem Wasser, das Leben erst möglich macht.


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Da Kohlenstoffmonoxid allerdings leicht und schnell von der Strahlung des Sterns gespalten wird und an der Stelle, an der es in der Scheibe von Beta Pictoris beobachtet wird, es nur etwa 100 Jahre lang existieren kann, die Scheibe selbst aber schon 12 Millionen Jahre alt ist, kam die Entdeckung für die Astronomen zunächst mehr als überraschend. Jetzt stellt sich die Frage, wo das Kohlenstoffmonoxid herkommt und warum es immer noch dort ist.

"Sofern wir Beta Pictoris nicht gerade in einer besonders ungewöhnlichen Phase beobachten, muss das Kohlenstoffmonoxid kontinuierlich aufgefüllt werden", erläutert Dent. "Die häufigsten Quellen für Kohlenstoffmonoxid in einem jungen Sonnensystem sind Zusammenstöße zwischen eishaltigen Objekten, die von Kometen bis hin zu größeren, planetenartigen Objekten reichen."


Die Zerstörungsrate müsse darüber hinaus jedoch sehr hoch sein: "Um die beobachtete Menge an Kohlenstoffmonoxid zu erhalten, müsste die Kollisionsrate in der Tat erstaunlich hoch sein – eine große Kometenkollision alle fünf Minuten", merkt Aki Roberge, NASA-Astronom am Goddard Research Center der NASA in Greenbelt an. "Um diese Kollisionsrate zu aufrechtzuerhalten, müsste es ein sehr dichter, massereicher Kometenschwarm sein."


Aber es gab noch eine weitere Überraschung in den ALMA-Daten, mit denen das Kohlenstoffmonoxid nicht nur überhaupt erst sichtbar gemacht werden konnte sondern gleichzeitig auch dessen Verteilung in der Scheibe kartiert werden konnte.


Ermöglicht wurde dies durch ALMAs einzigartige Fähigkeit, gleichzeitig sowohl die Position als auch die Geschwindigkeit des Gases zu messen. Es ergab sich, dass das Gas in einem einzigen kompakten Klumpen konzentriert ist. Diese Konzentration befindet sich 13 Milliarden Kilometer vom Stern entfernt, was etwa der dreifachen Entfernung zwischen dem Planeten Neptun und der Sonne entspricht. Warum sich das Gas in diesem kleinen Klumpen so weit entfernt vom Stern befindet, bleibt allerdings weiterhin rätselhaft.


"Dieser Klumpen ist ein wichtiger Hinweis auf die Vorgänge in den Außenbereichen dieses jungen Planetensystems", ergänzt Mark Wyatt von der University of Cambridge und weiterer Koautor des Fachartikels. Es gäbe zwei Wege, auf denen sich so ein Klumpen bilden kann: "Entweder werden die Kometenkollisionen durch die gravitative Anziehung eines noch nicht sichtbaren Planeten mit einer saturnähnlichen Masse auf eine kleine Region konzentriert oder das was wir sehen ist der Überrest einer einzigen katastrophalen Kollision zweier marsähnlicher Eisplaneten."


Beide Möglichkeiten geben Astronomen Anlass zur Hoffnung, dass noch weitere Planeten um Beta Pictoris auf ihre Entdeckung warten. "Kohlenstoffmonoxid ist nur der Anfang - es könnten noch weitere komplexe pre-organische Moleküle aus diesen Eisobjekten freigesetzt worden sein", fügt Roberge hinzu.


Weitere Beobachtungen mit ALMA, dessen Kapazitäten immer noch nicht voll entfaltet sind, sind geplant, um mehr Licht in dieses fesselnde Planetensystem zu bringen und somit dabei zu helfen, die Bedingungen zu verstehen, die während der Entstehung des Sonnensystems geherrscht haben.


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Quelle: ESO
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