Ein Stern wird normalerweise mit einer ihn umkreisenden Scheibe aus Gas und Staub geboren, den rotierenden Überresten der viel größeren Materiewolke, in der er entstand. Wenn der Stern zu leuchten beginnt, entwickeln sich aus den Staubkörnchen in der Scheibe Planeten, indem sie zusammmenklumpen und wachsen. Obwohl der Großteil der sehr jungen Sterne indirekte Hinweise auf solche protoplanetare Scheiben zeigt, wurden sie nur in wenigen Fällen direkt abgebildet oder in Einzelheiten untersucht, weil ihre Größen am Himmel so klein sind (viel kleiner als die atmosphärisch bedingt verschwommenen Sterne selbst). Außerdem sind sie meistens leuchtschwächer als ihre Zentralsterne.
Die Entdeckung von Exoplaneten um andere Sterne verleiht den Theorien über protoplanetare Scheiben weiteres Gewicht und unterstützt die Notwendigkeit, die Einzelheiten der Scheibenbildung, Struktur und Entwicklung besser zu verstehen.
Man weiß, dass junge Scheiben Licht in infraroten Wellenlängen emittieren, weil sie von dem Stern auf Temperaturen erwärmt werden, die über der Temperatur des kalten, interstellaren Staubs liegen. Astronomen verwenden die bestimmten Wellenlängen des Sterns und des Scheibensystems, um die Eigenschaften der jungen Scheibe zu charakterisieren. Nach etwa fünf Millionen Jahren zeigen fast alle Sterne jedoch keine Hinweise auf warmen, protoplanetaren Staub mehr.
Das spricht dafür, dass die meisten Scheiben (zumindest diejenigen um Sterne mit sonnenähnlichen Größen) nach dieser Zeit verschwunden sind: Die Materie wurde von dem Stern aufgenommen, oder sie wurde in Planeten oder kleinere Himmelskörper umgewandelt, oder sie wurde durch ultraviolette Strahlung oder Winde aufgelöst. Sogenannte “Übergangsscheiben” schließen die Lücke zwischen den Endpunkten der Scheibenentwicklung. Sie haben sich noch nicht aufgelöst, aber obwohl sie noch da sind, leuchten sie nur schwach im Infrarotbereich bei charakteristisch kühleren Temperaturen.
Die Astronomen Sean Andrews und David Wilner vom Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) haben zusammen mit einem großen Mitarbeiterteam das Submillimeter Array (SMA) benutzt, um die Übergangsscheibe um Sz91 zu untersuchen. Sz91 ist ein junger Stern mit ungefähr der halben Sonnenmasse, der rund 600 Lichtjahre entfernt ist. Die Wellenlänge seiner Infrarotemission ist charakteristisch für eine Übergangsscheibe und die Wissenschaftler wollten versuchen, die Fähigkeiten des SMA zu nutzen, um ein Bild der Scheibe zu machen, welche sich dem Ende ihres Lebens zu nähern scheint.
Sie hatten Erfolg. Das Team hat die Scheibe direkt abgebildet und festgestellt, dass sie mehr wie ein Ring aussieht und nicht wie eine Scheibe. Der Staubring hat einen inneren Radius von 65 Astronomischen Einheiten und einen äußeren Radius von 170 Astronomischen Einheiten. Rotierendes Gas kann noch in einer Entfernung von 420 Astronomischen Einheiten beobachtet werden. Eine Astronomische Einheit ist die durchschnittliche Entfernung zwischen Erde und Sonne – circa 149,6 Millionen Kilometer.
Die Masse der Scheibe ist vergleichsweise groß, sie entspricht ungefähr der Jupitermasse. Die Forscher fanden heraus, dass die Infrarotemissionen auch eine “heiße” Komponente mit etwa 180 Kelvin haben. Sie könnten von einem dünnen Ring innerhalb der Lücke stammen, der nur 2,3 Astronomische Einheiten von dem Stern entfernt ist, oder möglicherweise von einem heißen Planeten innerhalb der Lücke. Die Ergebnisse bestätigen bisherige Modelle des Objekts, aber erweitern sie zudem und erlauben den Astronomen die Schlussfolgerung, dass sich dieser Stern wahrscheinlich in einer Phase befindet, in der er seine Planetenbildung fast abgeschlossen hat.
Quelle: http://www.cfa.harvard.edu/news/su201412
(THK)
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