Astronomen haben das NASA/ESA-Weltraumteleskop Hubble verwendet, um eine ausgedehnte, komplexe Staubstruktur zu enthüllen, die den jungen Stern HR 4796A umgibt und einen Durchmesser von 240 Milliarden Kilometern hat. Es war bereits bekannt, dass ein heller, schmaler innerer Staubring den Stern umgibt, der möglicherweise durch die gravitative Anziehungskraft eines noch unbekannten Riesenplaneten gestaltet werden könnte. Diese neu entdeckte riesige Struktur um das System könnte Auswirkungen darauf haben, wie das bislang unbeobachtete Planetensystem um den acht Millionen Jahre alten Stern aussehen könnte, der sich in seiner planetenbildenden Phase befindet.
Die Region aus sehr feinem Staub wurde wahrscheinlich durch Kollisionen zwischen den sich entwickelnden jungen Planeten nahe des Sterns erschaffen. Der helle Ring aus staubhaltigen Überresten im Abstand von elf Milliarden Kilometern zu dem Stern ist ein Beleg dafür. Der Strahlungsdruck des Lichts von dem Stern, der 23 Mal leuchtkräftiger als die Sonne ist, blies den Staub dann weit in den Weltraum hinaus.
Aber die Dynamik hört dort nicht auf. Die aufgeblähte äußere Staubstruktur ist wie eine donutförmige innere Röhre, die von einem Truck gerammt wurde. Sie ist in eine Richtung viel weiter ausgedehnt als in die andere und sieht daher auch nach Berücksichtigung ihrer geneigten Perspektive am Himmel noch an einer Seite eingedellt aus. Der Grund dafür könnte die Bewegung des Zentralsterns sein, der durch das interstellare Medium pflügt und eine Schockwelle (Bow Shock) verursacht, ähnlich wie die Bugwelle eines Bootes auf einem See. Oder die Struktur könnte durch Gezeitenkräfte des stellaren Begleiters beeinflusst werden, einem Roten Zwerg namens HR 4796B, der mindestens rund 87 Milliarden Kilometer von dem Hauptstern entfernt ist.
“Die Staubverteilung ist ein verräterischer Hinweis darauf, wie dynamisch interaktiv das innere System mit dem Ring ist”, sagte Glenn Schneider von der University of Arizona in Tucson. Schneider nutzte den Space Telescope Imaging Spectrograph (STIS) an Bord des Hubble-Teleskops, um die kleinen Staubteilchen in den äußeren Bereichen des Systems von HR 4796A zu untersuchen und zu kartieren. Das ist eine Aufgabe, die nur die Empfindlichkeit des Hubble-Teleskops bewältigen kann.
“Wir können exoplanetare Trümmerfelder nicht einfach als isoliert betrachten. Einflüsse der Umgebung wie Interaktionen mit dem interstellaren Medium und Wechselwirkungen mit stellaren Begleitern könnten langfristige Auswirkungen auf die Entwicklung solcher Systeme haben. Die starken Asymmetrien des äußeren Staubfeldes verraten uns, dass dort eine Menge Kräfte am Werk sind (nicht nur der Strahlungsdruck des Zentralsterns), welche die Materie in Bewegung versetzen. Wir haben Effekte wie diese in ein paar anderen Systemen beobachtet, aber hier haben wir einen Fall, wo wir viele Dinge gleichzeitig ablaufen sehen”, erklärte Schneider.
Obwohl lange Zeit vorher vermutet, wurde der erste Beleg für eine Trümmerscheibe um einen Stern erst im Jahr 1983 mit dem Infrared Astronomical Satellite der NASA entdeckt. Spätere Aufnahmen offenbarten die Seitenansicht einer Trümmerscheibe um den Stern Beta Pictoris am Südhimmel. In den späten 1990er Jahren erlaubten Hubbles Instrumente der zweiten Generation (die imstande waren, das blendende Licht des Zentralsterns zu blockieren) Aufnahmen von vielen weiteren Scheiben. Jetzt nimmt man an, dass solche Trümmerringe um Sterne häufig zu finden sind. Bislang wurden etwa 40 solcher Systeme abgebildet, größtenteils von Hubble.
Schneiders Abhandlung erschien in der Ausgabe des Astronomical Journal vom Februar 2018.
Das Weltraumteleskop Hubble ist ein Projekt internationaler Zusammenarbeit zwischen der National Aeronautics and Space Administration (NASA) und der European Space Agency (ESA). Das Goddard Space Flight Center der NASA in Greenbelt (Maryland) betreibt das Teleskop. Das Space Telescope Science Institute (STScI) in Baltimore führt die wissenschaftlichen Operationen Hubbles durch. Das STScI wird von der Association of Universities for Research in Astronomy, Inc. in Washington, D.C. für die NASA geleitet.
(THK)
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