Forscher haben mit dem Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) eine kleine Staubkonzentration in der Scheibe um TW Hydrae entdeckt, dem nächstgelegenen jungen Stern. Es ist sehr wahrscheinlich, dass in dieser Staubkonzentration ein Planet wächst oder entstehen wird. Dies ist das erste Mal, dass in der Scheibe um einen jungen Stern der exakte Ort lokalisiert wurde, wo kühle Materie das Saatkorn für einen Planeten bildet.
Der junge Stern TW Hydrae liegt rund 194 Lichtjahre entfernt im Sternbild Hydra und ist der nächstgelegene Stern, um den aktuell Planeten entstehen könnten. Seine umkreisende Staubscheibe ist das beste Ziel, um den Prozess der Planetenentstehung zu untersuchen.
Frühere ALMA-Beobachtungen offenbarten, dass die Scheibe aus konzentrischen Ringen besteht. Jetzt enthüllten ALMA-Beobachtungen mit höherer Empfindlichkeit einen bislang unbekannten Klumpen in der protoplanetaren Scheibe. Der Klumpen ist länglich geformt entlang der Rotationsrichtung der Scheibe und besitzt eine Breite, die annähernd der Distanz zwischen der Sonne und der Erde entspricht. Seine Länge beträgt etwa das 4,5-fache dieser Strecke.
“Die wahre Natur des Klumpens ist noch unklar”, sagte Takashi Tsukagoshi vom National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ), der Hauptautor der Abhandlung. “Es könnte eine zirkumplanetare Scheibe sein, die einen jungen Planeten von der Größe Neptuns nährt. Oder wirbelndes Gas könnte die Staubteilchen aufwirbeln.”
Planeten entstehen in Scheiben aus Gas und Staub um junge Sterne. Mikrometergroße Staubteilchen fügen sich zusammen, um zu größeren Körnchen, Felsen und schließlich einem Planeten zu wachsen. Theoretische Studien sagen voraus, dass ein junger Planet von einer zirkumplanetaren Scheibe umgeben ist, einer kleinen Struktur innerhalb der größeren, protoplanetaren Staubscheibe um den Stern. Der Planet sammelt Materie durch diese zirkumplanetare Scheibe. Es ist wichtig, solche eine zirkumplanetare Scheibe zu finden, um das letzte Stadium des Planetenwachstums zu verstehen.
Kalter Staub und kühles Gas in den Scheiben um junge Sterne sind in sichtbaren Wellenlängen schwer zu beobachten, aber sie emittieren Radiowellen. Mit seiner hohen Empfindlichkeit und seinem Auflösungsvermögen für solche Radiowellen ist ALMA eines der leistungsfähigsten Instrumente, um die Entstehung von Planeten zu untersuchen.
Die Helligkeit und die längliche Form der von ALMA offenbarten Struktur passen jedoch nicht genau zu den theoretischen Vorhersagen für zirkumplanetare Scheiben. Es könnte ein Gaswirbel sein, der sich erwartungsgemäß auch hier und dort um einen jungen Stern bilden könnte. Das Auffinden von nur einem einzigen Staubklumpen widerspricht ebenfalls den theoretischen Studien. Daher konnte das Forschungsteam keine definitive Antwort über die Natur des Staubklumpens finden.
“Obwohl wir kein schlüssiges Ergebnis haben, ist die exakte Lokalisierung eines Ortes der Planetenentstehung sehr wertvoll für uns”, sagte Tsukagoshi. “Als nächstes werden wir sogar noch besser aufgelöste ALMA-Bilder machen, um die Temperaturverteilung in dem Klumpen zu enthüllen und nach Anzeichen für einen Planeten darin zu suchen. Wir planen auch, ihn mit dem Subaru Telescope in infraroten Wellenlängen zu beobachten, um zu sehen, ob es dort heißes Gas um einen potenziellen Planeten gibt.”
Diese Beobachtungsergebnisse wurden am 10. Juni 2019 in der Abhandlung mit dem Titel “Discovery of An au-scale Excess in Millimeter Emission from the Protoplanetary Disk around TW Hya” in den Astrophysical Journal Letters veröffentlicht.
(THK)
Antworten