Quelle: ESO Press Release eso2604, 24. März 2026

Astronomen haben beobachtet, wie sich zwei Planeten in der Scheibe um einen jungen Stern namens WISPIT 2 bilden. Nachdem das Team zuvor bereits einen Planeten entdeckt hatte, nutzte es nun Teleskope der Europäischen Südsternwarte (ESO), um die Existenz eines weiteren Planeten zu bestätigen. Diese Beobachtungen sowie die einzigartige Struktur der Scheibe um den Stern deuten darauf hin, dass das WISPIT-2-System einem jungen Sonnensystem ähneln könnte. „WISPIT 2 bietet den bislang besten Einblick in unsere eigene Vergangenheit“, sagt Chloe Lawlor, Doktorandin an der Universität Galway in Irland und Hauptautorin der heute in „The Astrophysical Journal Letters“ veröffentlichten Studie.

Das System ist nach PDS 70 erst das zweite bekannte, in dem zwei Planeten direkt bei ihrer Entstehung um ihren Mutterstern beobachtet wurden. Im Gegensatz zu PDS 70 verfügt WISPIT 2 jedoch über eine sehr ausgedehnte planetarische Scheibe mit markanten Lücken und Ringen. „Diese Strukturen deuten darauf hin, dass sich derzeit weitere Planeten bilden, die wir irgendwann entdecken werden“, sagt Lawlor. „WISPIT 2 bietet uns ein wichtiges Labor, um nicht nur die Entstehung eines einzelnen Planeten, sondern eines ganzen Planetensystems zu beobachten“, sagt Christian Ginski, Mitautor der Studie und Forscher an der University of Galway. Mit solchen Beobachtungen wollen Astronomen besser verstehen, wie sich junge Planetensysteme zu reifen Systemen wie unserem eigenen entwickeln.

Der erste in diesem System entdeckte junge Planet – mit dem Namen WISPIT 2b – wurde im vergangenen Jahr entdeckt; er hat eine Masse, die fast dem Fünffachen der Jupitermasse entspricht, und umkreist den Zentralstern in einer Entfernung, die etwa dem 60-fachen des Abstands zwischen Erde und Sonne entspricht. „Diese Entdeckung einer neuen Welt im Entstehen hat das erstaunliche Potenzial unserer aktuellen Instrumente wirklich gezeigt“, sagte Richelle van Capelleveen, Doktorandin am Observatorium Leiden in den Niederlanden und Leiterin der vorherigen Studie. Nachdem ein weiteres Objekt in der Nähe des Sterns identifiziert worden war [1], bestätigten Messungen mit dem Very Large Telescope (VLT) und dem VLT-Interferometer (VLTI) der ESO dessen planetaren Charakter. Der neue Planet – WISPIT 2c – befindet sich viermal näher am Zentralstern und ist doppelt so massereich wie WISPIT 2b. Beide Planeten sind Gasriesen, ähnlich wie die äußeren Planeten in unserem Sonnensystem.

Um die Existenz von WISPIT 2c zu bestätigen, setzte das Team das SPHERE-Instrument am VLT der ESO ein, das eine Aufnahme des Objekts lieferte. Anschließend nutzte das Team das GRAVITY+-Instrument am VLTI, um zu bestätigen, dass es sich bei dem Objekt tatsächlich um einen Planeten handelte. „Entscheidend war, dass wir in unserer Studie das kürzlich erfolgte Upgrade von GRAVITY+ nutzten; ohne dieses hätten wir den Planeten so nah an seinem Stern nicht so eindeutig nachweisen können“, sagt Guillaume Bourdarot, Mitautor der Studie und Forscher am Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik in Garching, Deutschland.

Beide Planeten in WISPIT 2 erscheinen in deutlichen Lücken innerhalb der Staub- und Gasscheibe, die den jungen Stern umkreist. Diese Lücken entstehen durch die Entwicklung der einzelnen Planeten: Partikel in der Scheibe sammeln sich an, ihre Schwerkraft zieht weiteres Material an, bis sich ein Planetenembryo bildet. Das verbleibende Material um jede Lücke herum bildet charakteristische Staubringe in der Scheibe.

Neben den Lücken, in denen die beiden Planeten entdeckt wurden, gibt es mindestens eine weitere, kleinere Lücke weiter außen in der WISPIT-2-Scheibe. „Wir vermuten, dass es einen dritten Planeten gibt, der diese Lücke aushöhlt“, sagt Lawlor, „möglicherweise mit der Masse des Saturn, da die Lücke viel schmaler und flacher ist“. Das Team ist gespannt auf weitere Beobachtungen, wobei Ginski anmerkt: „Mit dem kommenden Extremely Large Telescope der ESO könnten wir einen solchen Planeten vielleicht direkt abbilden.“

Notes

[1] Die ersten Hinweise auf die Existenz eines zweiten Planeten ergaben sich aus Beobachtungen, die mit dem MagAO-X der University of Arizona an den 6,5-Meter-Magellan-Teleskopen in Chile und mit der LMIRcam der University of Virginia am Large Binocular Telescope Interferometer in den USA durchgeführt wurden.

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• Exoplaneten

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Quelle: ESON 5. März 2024.

5. März 2024 – Die beeindruckenden Bilder, die mit dem Very Large Telescope (VLT) der Europäischen Südsternwarte (ESO) in Chile aufgenommen wurden, stellen eine der größten jemals durchgeführten Durchmusterungen von planetenbildenden Scheiben dar. Die Untersuchung vereint Beobachtungen von mehr als 80 jungen Sternen, um die sich möglicherweise Planeten gebildet haben, und liefert der astronomischen Fachwelt eine Fülle von Daten und einzigartige Einblicke in die Entstehung von Planeten in verschiedenen Regionen unserer Galaxie.

„Wir erleben hier wirklich einen Wandel in unserem Forschungsgebiet“, sagt Christian Ginski, Dozent an der Universität Galway, Irland, und Hauptautor einer der drei neuen Arbeiten, die heute in Astronomy & Astrophysics veröffentlicht wurden. „Von der detaillierten Untersuchung einzelner Sternsysteme sind wir zu diesem riesigen Überblick über ganze Sternentstehungsgebiete übergegangen.“

Bislang wurden mehr als 5000 Planeten entdeckt, die andere Sterne als die Sonne umkreisen, oft in Systemen, die sich deutlich von unserem eigenen Sonnensystem unterscheiden. Um zu verstehen, wo und wie diese Vielfalt entsteht, müssen die Astronominnen und Astronomen die staub- und gasreichen Scheiben beobachten, die junge Sterne umhüllen – die eigentlichen Wiegen der Planetenbildung. Diese sind am besten in riesigen Gaswolken zu finden, in denen die Sterne selbst gerade entstehen.

Ähnlich wie bei entwickelten Planetensystemen zeigen die neuen Bilder die außergewöhnliche Vielfalt der planetenbildenden Scheiben. „Einige dieser Scheiben zeigen riesige Spiralarme, die vermutlich durch das komplizierte Ballett der sie umkreisenden Planeten angetrieben werden“, sagt Ginski. „Andere zeigen Ringe und große Hohlräume, die von den sich bildenden Planeten geschaffen wurden, während wieder andere inmitten all dieser Betriebsamkeit unscheinbar und fast schlafend erscheinen“, fügt Antonio Garufi hinzu. Er ist Astronom am Astrophysikalischen Observatorium Arcetri des Italienischen Nationalen Instituts für Astrophysik (INAF) und Hauptautor einer der Arbeiten.

Das Team untersuchte insgesamt 86 Sterne in drei verschiedenen Sternentstehungsgebieten unserer Galaxie: Taurus und Chamäleon I, beide etwa 600 Lichtjahre von der Erde entfernt, und Orion, eine gasreiche Wolke etwa 1600 Lichtjahre von uns entfernt. Es ist bekannt, dass dort mehrere Sterne entstehen, die massereicher als die Sonne sind. Die Beobachtungen wurden von einem großen internationalen Team, bestehend aus Wissenschaftlern aus mehr als zehn Ländern, durchgeführt.

Das Team konnte mehrere wichtige Erkenntnisse aus dem Datensatz gewinnen. So wurde beispielsweise im Orion festgestellt, dass Sterne in Gruppen von zwei oder mehr Sternen mit geringerer Wahrscheinlichkeit große planetenbildende Scheiben haben. Ein wichtiges Ergebnis, wenn man bedenkt, dass die meisten Sterne in unserer Galaxie, anders als unsere Sonne, Begleiter haben. Weiterhin deutet das ungleichmäßige Aussehen der Scheiben in dieser Region auf eingebettete, massereiche Planeten hin, die zu einer Verformung und Schieflage der Scheiben führen können.

Obwohl sich die planetenbildenden Scheiben über Entfernungen erstrecken können, die Hunderte Male größer sind als die Entfernung zwischen der Erde und der Sonne, erscheinen sie aufgrund ihrer Lage mehrere Hundert Lichtjahre von uns entfernt wie winzige Nadelstiche am Nachthimmel. Zur Beobachtung der Scheiben setzte das Team das hochmoderne Spectro-Polarimetric High-contrast Exoplanet REsearch Instrument (SPHERE) ein, das am VLT der ESO montiert ist. Das innovative extreme Adaptive-Optik-System von SPHERE korrigiert die turbulenten Effekte der Erdatmosphäre und liefert so scharfe Bilder der Scheiben. Dadurch konnte das Team Scheiben um Sterne mit Massen von nur der Hälfte der Sonnenmasse abbilden, die für die meisten anderen heute verfügbaren Instrumente zu lichtschwach sind. Zusätzliche Daten für die Durchmusterung wurden mit dem X-Shooter-Instrument des VLT gewonnen, mit dem die Forschenden feststellen konnten, wie jung und massereich die Sterne sind. Das Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), an dem die ESO als Partner beteiligt ist, half dem Team hingegen, mehr über die Staubmenge zu erfahren, die einige der Sterne umgibt.

Im Zuge des technologischen Fortschritts hofft das Team, noch tiefer in die Herzen der planetenbildenden Systeme eindringen zu können. Der große 39-Meter-Spiegel des künftigen Extremely Large Telescope (ELT) der ESO wird es dem Team beispielsweise ermöglichen, die innersten Regionen um junge Sterne zu untersuchen, in denen sich möglicherweise Gesteinsplaneten wie unser eigener bilden.

Bis dahin bieten diese spektakulären Bilder den Forschern eine Fundgrube an Daten, die helfen, die Geheimnisse der Planetenentstehung zu entschlüsseln. „Es ist fast schon poetisch, dass die Prozesse, die den Beginn der Reise zur Ausbildung von Planeten und schließlich von Leben in unserem eigenen Sonnensystem markieren, so schön sein sollen“, folgert Per-Gunnar Valegård. Er ist Doktorand an der Universität Amsterdam, Niederlande und leitete die Orion-Studie. Valegård, der auch Teilzeitlehrer an der Internationalen Schule Hilversum in den Niederlanden ist, hofft, dass die Bilder seine Schülerinnen und Schüler dazu inspirieren werden, in Zukunft den Beruf des Wissenschaftlers zu ergreifen.

Weitere Informationen
Diese Forschungsarbeit wurde in drei Artikeln vorgestellt, die in der Zeitschrift Astronomy & Astrophysics erscheinen. Die vorgestellten Daten wurden im Rahmen des SPHERE-Konsortiums und des ESO-Großprogramms DESTINYS (Disk Evolution Study Through Imaging of Nearby Young Stars) gesammelt.

„The SPHERE view of the Chamaeleon I star-forming region: The full census of planet-forming disks with GTO and DESTINYS programs“ (https://www.aanda.org/component/article?access=doi&doi=10.1051/0004-6361/202244005)
Das Team besteht aus C. Ginski ( Universität Galway, Irland; Sternwarte Leiden, Universität Leiden, Niederlande [Leiden]; Anton Pannekoek Institute for Astronomy, Universität Amsterdam, Niederlande [API]), R. Tazaki (API), M. Benisty (Univ. Grenoble Alpes, CNRS, IPAG, Frankreich [Grenoble]), A. Garufi (INAF, Osservatorio Astrofisico di Arcetri, Italien), C. Dominik (API), Á. Ribas (Europäische Südsternwarte, Chile [ESO Chile]), N. Engler (ETH Zürich, Institut für Teilchenphysik und Astrophysik, Schweiz), J. Hagelberg (Observatorium Genf, Universität Genf, Schweiz), R. G. van Holstein (ESO Chile), T. Muto (Division of Liberal Arts, Kogakuin University, Japan), P. Pinilla (Max-Planck-Institut für Astronomie, Deutschland [MPIA]; Mullard Space Science Laboratory, University College London, UK), K. Kanagawa (Department of Earth and Planetary Sciences, Tokyo Institute of Technology, Japan), S. Kim (Department of Astronomy, Tsinghua University, China), N. Kurtovic (MPIA), M. Langlois (Centre de Recherche Astrophysique de Lyon, CNRS, UCBL, Frankreich), J. Milli (Grenoble), M. Momose (College of Science, Ibaraki University, Japan [Ibaraki]), R. Orihara (Ibaraki), N. Pawellek (Institut für Astrophysik, Universität Wien, Österreich), T. O. B. Schmidt (Hamburger Sternwarte, Deutschland), F. Snik (Leiden), und Z. Wahhaj (ESO Chile).

„The SPHERE view of the Taurus star-forming region: The full census of planet-forming disks with GTO and DESTINYS programs“ (https://www.aanda.org/component/article?access=doi&doi=10.1051/0004-6361/202347586)
Das Team besteht aus A. Garufi (INAF, Astrophysikalisches Observatorium von Arcetri, Italien [INAF Arcetri]), C. Ginski (Universität Galway, Irland), R. G. van Holstein (Europäische Südsternwarte, Chile [ESO Chile]), M. Benisty (Laboratoire Lagrange, Université Côte d’Azur, Observatoire de la Côte d’Azur, CNRS, Frankreich; Univ. Grenoble Alpes, CNRS, IPAG, Frankreich [Grenoble]), C. F. Manara (Europäische Südsternwarte, Deutschland), S. Pérez (Millennium Nucleus on Young Exoplanets and their Moons [YEMS]; Departamento de Física, Universidad de Santiago de Chile, Chile [Santiago]), P. Pinilla (Mullard Space Science Laboratory, University College London, UK), A. Ribas (Astronomisches Institut, Universität Cambridge, UK), P. Weber (YEMS, Santiago), J. Williams (Astronomisches Institut, Universität Hawai’i, USA), L. Cieza (Instituto de Estudios Astrofísicos, Facultad de Ingeniería y Ciencias, Universidad Diego Portales, Chile [Diego Portales]; YEMS), C. Dominik (Anton Pannekoek Institute for Astronomy, Universität Amsterdam, Niederlande [API]), S. Facchini (Dipartimento di Fisica, Università degli Studi di Milano, Italien), J. Huang (Department of Astronomy, Columbia University, USA), A. Zurlo (Diego Portales; YEMS), J. Bae (Department of Astronomy, University of Florida, USA), J. Hagelberg (Observatorium Genf, Universität Genf, Schweiz), Th. Henning (Max-Planck-Institut für Astronomie, Deutschland [MPIA]), M. R. Hogerheijde (Sternwarte Leiden, Universität Leiden, Niederlande; API), M. Janson (Abteilung für Astronomie, Universität Stockholm, Schweden), F. Ménard (Grenoble), S. Messina (INAF – Osservatorio Astrofisico di Catania, Italien), M. R. Meyer (Abteilung für Astronomie, Universität Michigan, USA), C. Pinte (School of Physics and Astronomy, Monash University, Australien; Grenoble), S. Quanz (ETH Zürich, Department of Physics, Schweiz [Zürich]), E. Rigliaco (Osservatorio Astronomico di Padova, Italien [Padova]), V. Roccatagliata (INAF Arcetri), H. M. Schmid (Zürich), J. Szulágyi (Zürich), R. van Boekel (MPIA), Z. Wahhaj (ESO Chile), J. Antichi (INAF Arcetri), A. Baruffolo (Padova), und T. Moulin (Grenoble).

„Disk Evolution Study Through Imaging of Nearby Young Stars (DESTINYS): The SPHERE view of the Orion star-forming region“ (https://www.aanda.org/component/article?access=doi&doi=10.1051/0004-6361/202347452)
Das Team besteht aus P.-G. Valegård (Anton Pannekoek Institute for Astronomy, Universität Amsterdam, Niederlande [API]), C. Ginski ( Universität Galway, Irland), A. Derkink (API), A. Garufi (INAF, Osservatorio Astrofisico di Arcetri, Italien), C. Dominik (API), Á. Ribas (Institute of Astronomy, University of Cambridge, UK), J. P. Williams (Institute for Astronomy, University of Hawai’i, USA), M. Benisty (University of Grenoble Alps, CNRS, IPAG, Frankreich), T. Birnstiel (Universitätssternwarte, Fakultät für Physik, Ludwig-Maximilians-Universität München, Deutschland [LMU]; Exzellenzcluster ORIGINS, Deutschland), S. Facchini (Dipartimento di Fisica, Università degli Studi di Milano, Italien), G. Columba (Fachbereich Physik und Astronomie „Galileo Galilei“ – Universität Padua, Italien; INAF – Osservatorio Astronomico di Padova, Italien), M. Hogerheijde (API; Observatorium Leiden, Universität Leiden, Niederlande [Leiden]), R. G. van Holstein (European Southern Observatory, Chile), J. Huang (Department of Astronomy, Columbia University, USA), M. Kenworthy (Leiden), C. F. Manara (European Southern Observatory, Deutschland), P. Pinilla (Mullard Space Science Laboratory, University College London, UK), Ch. Rab (LMU; Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, Deutschland), R. Sulaiman (Department of Physics, American University of Beirut, Libanon), A. Zurlo (Instituto de Estudios Astrofísicos, Facultad de Ingeniería y Ciencias, Universidad Diego Portales, Chile; Escuela de Ingeniería Industrial, Facultad de Ingeniería y Ciencias, Universidad Diego Portales, Chile; Millennium Nucleus on Young Exoplanets and their Moons).

Über die ESO
Die Europäische Südsternwarte (ESO) befähigt Wissenschaftler*innen weltweit, die Geheimnisse des Universums zum Nutzen aller zu entdecken. Wir entwerfen, bauen und betreiben Observatorien von Weltrang, die Astronominnen und Astronomen nutzen, um spannende Fragen zu beantworten und die Faszination der Astronomie zu wecken, und wir fördern die internationale Zusammenarbeit in der Astronomie.

Die ESO wurde 1962 als zwischenstaatliche Organisation gegründet und wird heute von 16 Mitgliedstaaten (Belgien, Dänemark, Deutschland, Frankreich, Finnland, Irland, Italien, den Niederlanden, Österreich, Polen, Portugal, Schweden, der Schweiz, Spanien, der Tschechischen Republik und dem Vereinigten Königreich) sowie dem Gastland Chile und Australien als strategischem Partner unterstützt.

Der Hauptsitz der ESO und ihr Besucherzentrum und Planetarium, die ESO Supernova, befinden sich in der Nähe von München in Deutschland, während die chilenische Atacama-Wüste, ein wunderbarer Ort mit einzigartigen Bedingungen für die Himmelsbeobachtung, unsere Teleskope beherbergt. Die ESO betreibt drei Beobachtungsstandorte: La Silla, Paranal und Chajnantor. Am Standort Paranal betreibt die ESO das Very Large Telescope und das dazugehörige Very Large Telescope Interferometer sowie Durchmusterungsteleskope wie z. B. VISTA. Ebenfalls am Paranal wird die ESO das Cherenkov Telescope Array South betreiben, das größte und empfindlichste Gammastrahlen-Observatorium der Welt. Zusammen mit internationalen Partnern betreibt die ESO auf Chajnantor APEX und ALMA, zwei Einrichtungen zur Beobachtung des Himmels im Millimeter- und Submillimeterbereich. Auf dem Cerro Armazones in der Nähe von Paranal bauen wir „das größte Auge der Welt am Himmel“ – das Extremely Large Telescope der ESO. Von unseren Büros in Santiago, Chile, aus unterstützen wir unsere Aktivitäten im Land und arbeiten mit chilenischen Partnern und der Gesellschaft zusammen.

Über ALMA
Das Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) ist eine internationale astronomische Einrichtung, die gemeinsam von der ESO, der US-amerikanischen National Science Foundation (NSF) der USA und den japanischen National Institutes of Natural Sciences (NINS) in Kooperation mit der Republik Chile betrieben wird. Getragen wird ALMA von der ESO im Namen ihrer Mitgliedsländer, von der NSF in Zusammenarbeit mit dem kanadischen National Research Council (NRC), dem National Science and Technology Council (NSTC) und NINS in Kooperation mit der Academia Sinica (AS) in Taiwan sowie dem Korea Astronomy and Space Science Institute (KASI). Bei Entwicklung, Aufbau und Betrieb ist die ESO federführend für den europäischen Beitrag, das National Radio Astronomy Observatory (NRAO), das seinerseits von Associated Universities, Inc. (AUI) betrieben wird, für den nordamerikanischen Beitrag und das National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ) für den ostasiatischen Beitrag. Dem Joint ALMA Observatory (JAO) obliegt die übergreifende Projektleitung für den Aufbau, die Inbetriebnahme und den Beobachtungsbetrieb von ALMA.

Über das ESON
Die Übersetzungen von englischsprachigen ESO-Pressemitteilungen sind ein Service des ESO Science Outreach Network (ESON), eines internationalen Netzwerks für astronomische Öffentlichkeitsarbeit, in dem Wissenschaftler und Wissenschaftskommunikatoren aus allen ESO-Mitgliedsländern (und einigen weiteren Staaten) vertreten sind. Deutscher Knoten des Netzwerks ist das Haus der Astronomie in Heidelberg.

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• Planetenentstehung

Der Beitrag ESO: Geheimnisse der Planetenentstehung um Dutzende von Sternen gelüftet erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: ESON 25. Juli 2023.

25. Juli 2023 – Mit dem Very Large Telescope (VLT) der ESO und dem Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) haben Forschende große Staubklumpen in der Nähe eines jungen Sterns entdeckt, die kollabieren und Riesenplaneten entstehen lassen könnten.

„Diese Entdeckung ist wirklich spannend, denn es ist der erste Nachweis von Materialklumpen um einen jungen Stern, die das Potenzial haben, Riesenplaneten zu beherbergen“, sagt Alice Zurlo, eine an den Beobachtungen beteiligte Forscherin an der Universidad Diego Portales in Chile.

Die Arbeit basiert auf einem faszinierenden Bild, das mit dem Instrument Spectro-Polarimetric High-contrast Exoplanet REsearch (SPHERE) am VLT der ESO aufgenommen wurde und faszinierende Details des Materials um den Stern V960 Mon zeigt. Dieser junge Stern befindet sich in über 5000 Lichtjahren Entfernung im Sternbild Einhorn und zog die Aufmerksamkeit der Astronomen auf sich, als er im Jahr 2014 plötzlich seine Helligkeit um mehr als das Zwanzigfache erhöhte. SPHERE-Beobachtungen kurz nach dem Beginn dieses Helligkeitsausbruchs zeigten, dass sich das Material, das V960 Mon umkreist. Es sammelt sich in einer Reihe von verschlungenen Spiralarmen, die sich über Entfernungen erstrecken, die größer sind als das gesamte Sonnensystem.

Diese Erkenntnis motivierte Astronominnen und Astronomen, Archivbeobachtungen desselben Systems auszuwerten, die mit ALMA gemacht wurden, an dem die ESO als Partner beteiligt ist. Die VLT-Beobachtungen untersuchen die Oberfläche des staubigen Materials um den Stern, während ALMA tiefer in seine Struktur blicken kann. „Mit ALMA wurde deutlich, dass die Spiralarme auseinanderbrechen, was zur Bildung von Klumpen mit planetenähnlichen Massen führt“, sagt Zurlo.

Astronominnen und Astronomen vermuten, dass Riesenplaneten entweder durch sogenannte „Kernakkretion“ entstehen, wenn Staubkörner zusammentreffen, oder durch „gravitative Instabilität“, wenn sich große Fragmente des Materials um einen Stern zusammenziehen und in sich zusammenfallen. Während Forscher bereits Beweise für das erste dieser beiden Szenarien gefunden haben, gab es für das zweite nur wenige Belege.

„Niemand hat jemals eine echte Beobachtung der Gravitationsinstabilität auf planetarer Ebene gesehen – bis jetzt“, sagt Philipp Weber, ein Forscher an der Universität von Santiago, Chile, der die heute in The Astrophysical Journal Letters veröffentlichte Studie leitete.

„Unsere Gruppe sucht seit über zehn Jahren nach Anzeichen für die Entstehung von Planeten, und wir könnten nicht begeisterter über diese unglaubliche Entdeckung sein“, sagt Sebastián Pérez von der Universität Santiago de Chile.

Die Instrumente der ESO werden den Astronomen dabei helfen, weitere Details dieses fesselnden Planetensystems zu enthüllen, wobei das Extremely Large Telescope (ELT) der ESO eine Schlüsselrolle spielen wird. Das ELT, das derzeit in der chilenischen Atacama-Wüste gebaut wird, wird das System detaillierter als je zuvor beobachten und entscheidende Informationen darüber sammeln können. „Das ELT schafft die Voraussetzungen für die Erforschung der chemischen Vielfalt, die diese Klumpen umgibt, und hilft uns, mehr über die Zusammensetzung des Materials herauszufinden, aus dem sich potenzielle Planeten bilden“, schließt Weber.

Weitere Informationen
Das Team, das sich hinter dieser Arbeit verbirgt, besteht aus jungen Forscherinnen und Forschern von verschiedenen chilenischen Universitäten und Instituten im Rahmen des Forschungszentrums Millennium Nucleus on Young Exoplanets and their Moons (YEMS). Es wird von der chilenischen Nationalen Agentur für Forschung und Entwicklung (ANID) und ihrem Millennium Science Initiative Program finanziert. Die beiden verwendeten Anlagen, ALMA und VLT, befinden sich in der chilenischen Atacamawüste.

Die Forschungsergebnisse werden in einem Artikel vorgestellt, der in der Zeitschrift The Astrophysical Journal Letters erscheint (doi: 10.3847/2041-8213/ace186).

Das Team besteht aus P. Weber (Departamento de Física, Universidad de Santiago de Chile, Chile [USACH]; Millennium Nucleus on Young Exoplanets and their Moons, Chile [YEMS]; Center for Interdisciplinary Research in Astrophysics and Space Exploration, Universidad de Santiago de Chile, Chile [CIRAS]), S. Pérez (USACH; YEMS; CIRAS), A. Zurlo (YEMS; Núcleo de Astronomía, Universidad Diego Portales Chile [UDP]; Escuela de Ingeniería Industrial, Universidad Diego Portales, Chile), J. Miley (Joint ALMA Observatory, Chile; National Astronomical Observatory of Japan, Chile), A. Hales (National Radio Astronomy Observatory, USA), L. Cieza (YEMS; UDP), D. Principe (MIT Kavli Institute for Astrophysics and Space Research, USA), M. Cárcamo (YEMS; CIRAS; USACH, Faculty of Engineering, Computer Engineering Department, Chile), A. Garufi (INAF, Osservatorio Astrofisico di Arcetri, Italien), Á. Kóspál (Konkoly Observatorium, Forschungszentrum für Astronomie und Geowissenschaften, Eötvös Loránd Research Network (ELKH), Ungarn; CSFK, MTA Centre of Excellence, Ungarn; ELTE Eötvös Loránd Universität, Institut für Physik, Ungarn; Max-Planck-Institut für Astronomie, Deutschland), M. Takami (Institute of Astronomy and Astrophysics, Academia Sinica, Taiwan, ROC), J. Kastner (School of Physics & Astronomy, Rochester Institute of Technology, USA), Z. Zhu (Department of Physics and Astronomy, University of Nevada, USA; Nevada Center for Astrophysics, University of Nevada, USA), und J. Williams (Institute for Astronomy, University of Hawai’i at Manoa, USA).

Über ALMA
Das Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) ist eine internationale astronomische Einrichtung, die gemeinsam von der ESO, der US-amerikanischen National Science Foundation (NSF) der USA und den japanischen National Institutes of Natural Sciences (NINS) in Kooperation mit der Republik Chile betrieben wird. Getragen wird ALMA von der ESO im Namen ihrer Mitgliedsländer, von der NSF in Zusammenarbeit mit dem kanadischen National Research Council (NRC), dem National Science and Technology Council (NSTC) und NINS in Kooperation mit der Academia Sinica (AS) in Taiwan sowie dem Korea Astronomy and Space Science Institute (KASI). Bei Entwicklung, Aufbau und Betrieb ist die ESO federführend für den europäischen Beitrag, das National Radio Astronomy Observatory (NRAO), das seinerseits von Associated Universities, Inc. (AUI) betrieben wird, für den nordamerikanischen Beitrag und das National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ) für den ostasiatischen Beitrag. Dem Joint ALMA Observatory (JAO) obliegt die übergreifende Projektleitung für den Aufbau, die Inbetriebnahme und den Beobachtungsbetrieb von ALMA.

Über die ESO
Die Europäische Südsternwarte (ESO) befähigt Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler weltweit, die Geheimnisse des Universums zum Nutzen aller zu entdecken. Wir entwerfen, bauen und betreiben Observatorien von Weltrang, die Astronominnen und Astronomen nutzen, um spannende Fragen zu beantworten und die Faszination der Astronomie zu wecken, und wir fördern die internationale Zusammenarbeit in der Astronomie. Die ESO wurde 1962 als zwischenstaatliche Organisation gegründet und wird heute von 16 Mitgliedstaaten (Belgien, Dänemark, Deutschland, Frankreich, Finnland, Irland, Italien, den Niederlanden, Österreich, Polen, Portugal, Schweden, der Schweiz, Spanien, der Tschechischen Republik und dem Vereinigten Königreich) sowie dem Gastland Chile und Australien als strategischem Partner unterstützt.

Der Hauptsitz der ESO und ihr Besucherzentrum und Planetarium, die ESO Supernova, befinden sich in der Nähe von München in Deutschland, während die chilenische Atacama-Wüste, ein wunderbarer Ort mit einzigartigen Bedingungen für die Himmelsbeobachtung, unsere Teleskope beherbergt. Die ESO betreibt drei Beobachtungsstandorte: La Silla, Paranal und Chajnantor. Am Standort Paranal betreibt die ESO das Very Large Telescope und das dazugehörige Very Large Telescope Interferometer sowie Durchmusterungsteleskope wie z. B. VISTA. Ebenfalls am Paranal wird die ESO das Cherenkov Telescope Array South betreiben, das größte und empfindlichste Gammastrahlen-Observatorium der Welt. Zusammen mit internationalen Partnern betreibt die ESO auf Chajnantor APEX und ALMA, zwei Einrichtungen zur Beobachtung des Himmels im Millimeter- und Submillimeterbereich. Auf dem Cerro Armazones in der Nähe von Paranal bauen wir „das größte Auge der Welt am Himmel“ – das Extremely Large Telescope der ESO. Von unseren Büros in Santiago, Chile, aus unterstützen wir unsere Aktivitäten im Land und arbeiten mit chilenischen Partnern und der Gesellschaft zusammen.

Die Übersetzungen von englischsprachigen ESO-Pressemitteilungen sind ein Service des ESO Science Outreach Network (ESON), eines internationalen Netzwerks für astronomische Öffentlichkeitsarbeit, in dem Wissenschaftler und Wissenschaftskommunikatoren aus allen ESO-Mitgliedsländern (und einigen weiteren Staaten) vertreten sind. Deutscher Knoten des Netzwerks ist das Haus der Astronomie in Heidelberg.

Forschungsartikel
https://www.eso.org/public/archives/releases/sciencepapers/eso2312/eso2312a.pdf

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• Planetenentstehung

Der Beitrag ESO: Neues Bild lüftet Gehemnisse der Planetenentstehung erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: Universität Bern 9. Juni 2022.

9. Juni 2022 – Braune Zwerge sind geheimnisvolle astronomische Objekte, die die Lücke zwischen den schwersten Planeten und den leichtesten Sternen füllen und eine Mischung aus stellaren und planetarischen Eigenschaften aufweisen. Aufgrund dieser hybriden Natur sind diese rätselhaften Objekte für unser Verständnis sowohl von Sternen als auch von Riesenplaneten von wesentlicher Bedeutung. Braune Zwerge, die einen Zentralstern in ausreichender Entfernung umkreisen, sind besonders wertvoll, da sie direkt fotografiert werden können – im Gegensatz zu den Braunen Zwergen, die zu nahe an ihrem Stern sind und daher von dessen Helligkeit verdeckt werden. Dies ermöglicht es Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern, die Details der kalten, planetenähnlichen Atmosphären von Braunen Zwergen um Sterne zu untersuchen.

Trotz bemerkenswerter Anstrengungen bei der Entwicklung neuer Beobachtungs- und Bildverarbeitungstechnologien sind direkte Entdeckungen von Braunen Zwergen, die Begleiter von Sternen sind, jedoch eher spärlich: In fast drei Jahrzehnten der Suche konnten nur etwa 40 dieser Systeme abgebildet werden. Forschenden unter der Leitung von Mariangela Bonavita von der Open University und Clémence Fontanive vom Center for Space and Habitability (CSH) und dem NCCR PlanetS an der Universität Bern ist es nun gelungen vier neue Braune Zwerge direkt abzubilden, wie sie in einer Studie berichten, die soeben in der Zeitschrift Monthly Notices of the Royal Astronomical Society MNRAS veröffentlicht wurde. Dies ist das erste Mal, dass mehrere neue Systeme mit Braunen Zwergen, welche ihren Zentralstern auf einer großen Umlaufbahn umkreisen, gleichzeitig entdeckt wurden.

Innovative Suchmethode
«Braune Zwerge, die in einem weiten Orbit um einen Stern kreisen, sind zunächst einmal selten und ihre direkte Entdeckung stellt eine große technische Herausforderung dar, da die Zentralsterne unsere Teleskope mit ihrer Helligkeit blenden», sagt Mariangela Bonavita. Die meisten Beobachtungen, die bisher durchgeführt wurden, zielten blind auf zufällige Sterne in jungen Sternhaufen ab. «Ein alternativer Ansatz, um die Anzahl der Entdeckungen zu erhöhen, besteht darin, nur solche Sterne zu beobachten, die Hinweise auf ein zusätzliches Objekt in ihrem System zeigen», erklärt Clémence Fontanive. So kann beispielsweise die Art und Weise, wie sich ein Stern unter dem Einfluss von der Schwerkraft eines Begleiters bewegt, ein Hinweis auf letzteren sein, unabhängig davon ob es sich dabei um einen Stern, einen Planeten oder etwas dazwischen handelt.

«Wir haben das COPAINS-Tool entwickelt, das die Arten von Begleitern vorhersagt, die für die beobachteten Anomalien in den Sternbewegungen verantwortlich sein könnten», so Clémence Fontanive weiter. Mit Hilfe des COPAINS-Tools wählte das Forschungsteam 25 nahe gelegene Sterne aus den Daten der Raumsonde Gaia der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) aus, die vielversprechend für die direkte Entdeckung von verborgenen, massearmen Begleitern erschienen. Mit dem SPHERE- Planetensucher am Very Large Telescope in Chile beobachteten sie diese Sterne und entdeckten erfolgreich zehn neue Begleiter, darunter fünf massearme Sterne, einen Weißen Zwerg (einen dichten stellaren Überrest) und, bemerkenswerterweise, vier neue Braune Zwerge mit Umlaufbahnen, die von denen des Jupiters bis zu denen des Pluto reichen.

Erheblicher Anstieg der Entdeckungsrate
«Diese Ergebnisse erhöhen die Zahl der bekannten Braunen Zwerge, die Sterne in großen Entfernungen umkreisen, beträchtlich und erhöhen die Entdeckungsrate im Vergleich zu allen bisherigen bildgebenden Untersuchungen», erklärt Mariangela Bonavita. Im Moment ist dieser Ansatz noch auf die Signaturen von Braunen Zwergen und Sternbegleitern beschränkt, aber zukünftige Phasen der Gaia- Mission werden diese Methoden auf kleinere Massen ausweiten und die Entdeckung neuer riesiger Exoplaneten ermöglichen. Clémence Fontanive fügt hinzu: «Abgesehen davon, dass wir so viele neue Entdeckungen auf einmal gemacht haben, demonstriert unser Programm auch die Leistungsfähigkeit dieser Suchstrategien.»

«Dieses Ergebnis war nur möglich, weil wir davon überzeugt waren, dass die Kombination von weltraum- und bodengestützten Einrichtungen zur direkten Abbildung von Exoplaneten das Ganze größer macht als die Summe seiner Teile. Wir hoffen, dass dies der Beginn einer neuen Ära der Synergie zwischen verschiedenen Instrumenten und Nachweismethoden sein wird», so Mariangela Bonavita abschließend.

Publikation
M. Bonavita, C. Fontanive, R. Gratton, K. Mužić, S. Desidera, D. Mesa, B. Biller, A. Scholz, A. Sozzetti, V. Squicciarini: Results from The COPAINS Pilot Survey: four new BDs and a high companion detection rate for accelerating stars, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Volume 513, Issue 4, July 2022, Pages 5588–5605, DOI: 10.1093/mnras/stac1250
https://academic.oup.com/mnras/article/513/4/5588/6583003

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• Braune Zwerge

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Quelle: ESON.

12. Oktober 2021 – Die Beobachtungen zeigen ein breites Spektrum an eigenartigen Formen, von kugelförmig bis hin zu Hundeknochen, und helfen den Astronom*innen, die Ursprünge der Asteroiden in unserem Sonnensystem zu ergründen.

Die scharfen Bilder dieser 42 Objekte sind ein großer Fortschritt bei der Erforschung von Asteroiden, der dank bodengestützter Teleskope möglich wurde, und tragen zur Beantwortung der ultimativen Frage nach dem Leben, dem Universum und dem ganzen Rest bei [1].

„Nur drei große Asteroiden des Hauptgürtels, Ceres, Vesta und Lutetia, wurden bisher mit hoher Detailgenauigkeit abgebildet, da sie von den Weltraummissionen Dawn und Rosetta der NASA bzw. der Europäischen Weltraumorganisation besucht wurden“, erklärt Pierre Vernazza vom Laboratoire d’Astrophysique de Marseille in Frankreich, der die heute in Astronomy & Astrophysics veröffentlichte Asteroidenstudie leitete. „Unsere ESO-Beobachtungen haben scharfe Bilder für viele weitere Ziele, insgesamt 42, geliefert.“

Die bisher geringe Zahl detaillierter Beobachtungen von Asteroiden bedeutete, dass wichtige Merkmale wie ihre 3D-Form oder Dichte bisher weitgehend unbekannt blieben. Zwischen 2017 und 2019 machten sich Vernazza und sein Team daran, diese Lücke zu schließen, indem sie eine gründliche Untersuchung der wichtigsten Himmelskörper im Asteroidengürtel durchführten.

Die meisten der 42 Objekte in ihrer Stichprobe sind größer als 100 km; insbesondere hat das Team fast alle Asteroiden des Gürtels abgebildet, die größer als 200 km sind, nämlich 20 von 23. Die beiden größten Objekte, die das Team untersuchte, waren Ceres und Vesta mit einem Durchmesser von 940 und 520 Kilometern, während die beiden kleinsten Asteroiden Urania und Ausonia jeweils nur etwa 90 Kilometer groß sind.

Durch die Rekonstruktion der Formen der Objekte stellte das Team fest, dass die beobachteten Asteroiden hauptsächlich in zwei Familien unterteilt sind. Einige sind nahezu perfekt kugelförmig, wie z. B. Hygiea und Ceres, während andere eine eigentümlichere, „längliche“ Form haben, deren unbestrittene Königin der „Hundeknochen“-Asteroid Kleopatra ist.

Durch die Kombination der Formen der Asteroiden mit Informationen über ihre Massen fand das Team heraus, dass sich die Dichten innerhalb der Probe erheblich unterscheiden. Die vier am wenigsten dichten Asteroiden, darunter Lamberta und Sylvia, haben eine Dichte von etwa 1,3 Gramm pro Kubikzentimeter, was in etwa der Dichte von Kohle entspricht.

Die dichtesten Asteroiden, Psyche und Kalliope, weisen Dichten von 3,9 bzw. 4,4 Gramm pro Kubikzentimeter auf, was mehr ist als die Dichte von Diamant (3,5 Gramm pro Kubikzentimeter).

Dieser große Unterschied in der Dichte deutet darauf hin, dass die Zusammensetzung der Asteroiden stark variiert, was den Astronomen wichtige Hinweise auf ihre Herkunft geben könnte. „Unsere Beobachtungen deuten darauf hin, dass diese Körper seit ihrer Entstehung beträchtlich gewandert sind. Kurz gesagt, diese enorme Vielfalt in ihrer Zusammensetzung können wir nur verstehen, wenn die Körper in verschiedenen Regionen des Sonnensystems entstanden sind“, erklärt Josef Hanuš von der Karlsuniversität in Prag, Tschechische Republik, einer der Autoren der Studie. Die Ergebnisse stützen insbesondere die Theorie, dass sich die Asteroiden mit der geringsten Dichte in den abgelegenen Regionen jenseits der Neptunbahn gebildet haben und zu ihrem heutigen Standort migrierten.

Diese Ergebnisse wurden dank der Empfindlichkeit des SPHERE-Instruments (Spectro-Polarimetric High-contrast Exoplanet REsearch) am VLT der ESO möglich [2]. „Dank der verbesserten Fähigkeiten von SPHERE und der Tatsache, dass nur wenig über die Form der größten Asteroiden des Hauptgürtels bekannt war, konnten wir auf diesem Gebiet erhebliche Fortschritte erzielen“, sagt Mitautor Laurent Jorda, ebenfalls vom Laboratoire d’Astrophysique de Marseille.

Mit dem kommenden Extremely Large Telescope (ELT) der ESO, das derzeit in Chile gebaut wird und noch in diesem Jahrzehnt in Betrieb gehen soll, werden die Astronom:innen in der Lage sein, weitere Asteroiden im Detail zu beobachten. „ELT-Beobachtungen von Asteroiden des Hauptgürtels werden es uns ermöglichen, Objekte mit Durchmessern von bis zu 35 bis 80 Kilometern, je nach ihrer Lage im Gürtel, und Krater mit einer Größe von 10 bis 25 Kilometern zu untersuchen“, sagt Vernazza. „Ein SPHERE-ähnliches Instrument am ELT würde es uns sogar ermöglichen, eine ähnliche Auswahl von Objekten im fernen Kuipergürtel abzubilden. Das bedeutet, dass wir in der Lage sein werden, die geologische Geschichte einer viel größeren Anzahl von kleinen Körpern vom Erdboden aus zu charakterisieren.“

Endnoten
[1] In Per Anhalter durch die Galaxis von Douglas Adams ist die Zahl 42 die Antwort auf die „letzte Frage nach dem Leben, dem Universum und dem ganzen Rest“. Heute, am 12. Oktober 2021, ist der 42. Jahrestag der Veröffentlichung des Buches.

[2] Alle Beobachtungen wurden mit dem Zurich IMaging POLarimeter (ZIMPOL) durchgeführt, einem abbildenden Polarimeter-Subsystem des SPHERE-Instruments, das im sichtbaren Wellenlängenbereich arbeitet.

Weitere Informationen
Diese Ergebnisse wurden in einem Artikel vorgestellt, der in der Zeitschrift Astronomy & Astrophysics erscheint (VLT/SPHERE imaging survey of the largest main-belt asteroids: Final results and synthesis).

Das Team besteht aus P. Vernazza (Universität Aix Marseille, CNRS, CNES, Laboratoire d’Astrophysique de Marseille, Frankreich [LAM]), M. Ferrais (LAM), L. Jorda (LAM), J. Hanuš (Institute of Astronomy, Faculty of Mathematics and Physics, Karls-Universität, Prag, Tschechische Republik [CU]), B. Carry (Université Côte d’Azur, Observatoire de la Côte d’Azur, CNRS, Laboratoire Lagrange, Frankreich [OCA]), M. Marsset (Department of Earth, Atmospheric and Planetary Sciences, MIT, Cambridge, USA [MIT]), M. Brož (CU), R. Fetick (French Areospace Lab [ONERA] und LAM), M. Viikinkoski ( Mathematics & Statistics, Tampere University, Finland [TU]), F. Marchis (LAM und SETI Institute, Carl Sagan Center, Mountain View, USA), F. Vachier (Institut de mécanique céleste et de calcul des éphémérides, Observatoire de Paris, PSL Research University, CNRS, Sorbonne Universités, UPMC University Paris 06 und Université de Lille, Frankreich [IMCCE]), A. Drouard (LAM), T. Fusco (French Areospace Lab [ONERA] und LAM), M. Birlan (IMCCE und Astronomisches Institut der Rumänischen Akademie, Bukarest, Rumänien [AIRA]), E. Podlewska-Gaca (Fakultät für Physik, Institut der astronomischen Sternwarte, Adam-Mickiewicz-Universität, Posen, Polen [UAM]), N. Rambaux (IMCCE), M. Neveu (University of Maryland College Park, NASA Goddard Space Flight Center, USA [UMD]), P. Bartczak (UAM), G. Dudziński (UAM), E. Jehin (Forschungsinstitut für Weltraumwissenschaften, Technologien und Astrophysik, Universität Lüttich, Belgien [STAR]), P. Beck (Institut de Planetologie et d’Astrophysique de Grenoble, UGA-CNRS, Frankreich [OSUG]), J. Berthier (IMCCE), J. Castillo-Rogez (Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology, Pasadena, USA [JPL]), F. Cipriani (European Space Agency, ESTEC – Scientific Support Office, Noordwijk, Niederlande [ESTEC]), F. Colas (IMCCE), C. Dumas (Thirty Meter Telescope, Pasadena, USA [TMT]), J. Ďurech (CU), J. Grice (Laboratoire Atmosphères, Milieux et Observations Spatiales, CNRS und Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines, Guyancourt, Frankreich [UVSQ] und School of Physical Sciences, The Open University, Milton Keynes, UK [OU]), M. Kaasalainen (TU), A. Kryszczynska (UAM), P. Lamy (Departamento de Fisica, Ingeniería de Sistemas y Teoría de la Señal, Universidad de Alicante, Alicante, Spanien), H. Le Coroller (LAM), A. Marciniak (UAM), T. Michalowski (UAM), P. Michel (OCA), T. Santana-Ros (Institut de Ciències del Cosmos, Universitat de Barcelona, Spanien und Europäische Südsternwarte, Santiago, Chile), P. Tanga (OCA), A. Vigan (LAM), O. Witasse (ESTEC), B. Yang (Europäische Südsternwarte, Santiago, Chile), P. Antonini (Observatoire des Hauts Pays, Bédoin, Frankreich), M. Audejean (Observatoire de Chinon, Chinon, Frankreich), P. Aurard (AMU, Observatoire de Haute Provence, Institut Pythéas, Saint-Michel l’Observatoire, Frankreich [OHP]), R. Behrend (Genfer Observatorium, Sauverny, Schweiz und Labor für Hochenergiephysik und Astrophysik, Cadi Ayyad Universität, Marrakesch, Marokko [UCA]), Z. Benkhaldoun (UCA), J. M. Bosch (B74, Avinguda de Catalunya 34, 25354 Santa Maria de Montmagastrell (Tarrega), Spanien), A. Chapman (Cruz del Sur Observatorium, Stadt San Justo, Buenos Aires, Argentinien), L. Dalmon (OHP), S. Fauvaud (Observatoire du Bois de Bardon, Taponnat, Frankreich und Association T60, Observatoire Midi-Pyrénées, Toulouse, Frankreich), Hiroko Hamanowa (Hong Kong Space Museum, Tsimshatsui, Hong Kong, PR China [HKSM]), Hiromi Hamanowa (HKSM), J. His (OHP), A. Jones (I64, SL6 1XE, Maidenhead, UK), D-H. Kim (Korea Astronomy and Space Science Institute, Daejeon, Korea [KASI] und Chungbuk National University, Chungdae-ro, Seowon-gu, Cheongju-si, Chungcheongbuk-do, Korea), M-J. Kim (KASI), J. Krajewski (Fakultät für Physik, Institut der astronomischen Sternwarte, Adam-Mickiewicz-Universität, Poznań, Polen), O. Labrevoir (OHP), A. Leroy (Observatoire OPERA, Saint Palais, Frankreich [OPERA] und Uranoscope, Gretz-Armainvilliers, Frankreich), F. Livet (Institut d’Astrophysique de Paris, Paris, Frankreich, UMR 7095 CNRS et Sorbonne Universités), D. Molina (Anunaki Observatory, Calle de los Llanos, Manzanares el Real, Spanien), R. Montaigut (Club d’Astronomie de Lyon Ampere, Vaulx-en-Velin, Frankreich und OPERA), J. Oey (Kingsgrove, NSW, Australien), N. Payre (OHP), V. Reddy (Planetary Science Institute, Tucson, USA), P. Sabin (OHP), A. G. Sanchez (Rio Cofio Observatory, Robledo de Chavela, Spanien), und L. Socha (Cicha 43, 44-144 Nieborowice, Polen).

Die Europäische Südsternwarte (engl. European Southern Observatory, kurz ESO) ist die führende europäische Organisation für astronomische Forschung und das wissenschaftlich produktivste Observatorium der Welt. Die Organisation hat 16 Mitgliedsländer: Belgien, Dänemark, Deutschland, Finnland, Frankreich, Großbritannien, Irland, Italien, die Niederlande, Österreich, Polen, Portugal, Spanien, Schweden, die Schweiz und die Tschechische Republik. Hinzu kommen das Gastland Chile und Australien als strategischer Partner. Die ESO ermöglicht astronomische Spitzenforschung, indem sie leistungsfähige bodengebundene Teleskope entwirft, konstruiert und betreibt. Auch bei der Förderung internationaler Zusammenarbeit auf dem Gebiet der Astronomie spielt die Organisation eine maßgebliche Rolle. Die ESO verfügt über drei weltweit einzigartige Beobachtungsstandorte in Chile: La Silla, Paranal und Chajnantor. Auf dem Paranal betreibt die ESO mit dem Very Large Telescope (VLT) das weltweit leistungsfähigste Observatorium für Beobachtungen im Bereich des sichtbaren Lichts und zwei Teleskope für Himmelsdurchmusterungen: VISTA, das größte Durchmusterungsteleskop der Welt, arbeitet im Infraroten, während das VLT Survey Telescope (VST) für Himmelsdurchmusterungen ausschließlich im sichtbaren Licht konzipiert ist. Die ESO ist außerdem einer der Hauptpartner bei zwei Projekten auf Chajnantor, APEX und ALMA, dem größten astronomischen Projekt überhaupt. Auf dem Cerro Armazones unweit des Paranal errichtet die ESO zur Zeit das European Extremely Large Telescope (E-ELT) mit 39 Metern Durchmesser, das einmal das größte optische Teleskop der Welt werden wird.

Die Übersetzungen von englischsprachigen ESO-Pressemitteilungen sind ein Service des ESO Science Outreach Network (ESON), eines internationalen Netzwerks für astronomische Öffentlichkeitsarbeit, in dem Wissenschaftler und Wissenschaftskommunikatoren aus allen ESO-Mitgliedsländern (und einigen weiteren Staaten) vertreten sind. Deutscher Knoten des Netzwerks ist das Haus der Astronomie in Heidelberg.

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Wissenschaftlicher Artikel

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Asteroidengürtel

Der Beitrag ESO fotografiert einige der größten Asteroiden im Sonnensystem erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: ESO, ESON.

Astronomen haben den ersten direkten Beweis dafür gefunden, dass Gruppen von Sternen ihre planetenbildende Scheibe zerreißen können, sodass sie sich verformt und geneigte Ringe ausbildet. Diese neue Studie deutet auf die Möglichkeit hin, dass exotische Planeten, nicht unähnlich wie Tatooine in Star Wars, in verkippten Ringen innerhalb von verzerrten Scheiben um mehrere Sterne herum entstehen können. Die Ergebnisse beruhen auf Beobachtungen mit dem Very Large Telescope der Europäischen Südsternwarte (VLT der ESO) und dem Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array (ALMA).

Unser Sonnensystem ist bemerkenswert flach, da alle Planeten in der gleichen Ebene kreisen. Aber das ist nicht immer der Fall, vor allem nicht bei planetenbildenden Scheiben um mehrere Sterne, wie das Objekt der neuen Studie: GW Orionis. Dieses System, das etwas mehr als 1300 Lichtjahre entfernt im Sternbild Orion liegt, hat drei Sterne und eine deformierte, auseinander gebrochene Scheibe, die diese Sterne umgibt.

„Unsere Bilder zeigen einen Extremfall, in dem die Scheibe überhaupt nicht flach ist, sondern sie sich verformt und einen schiefen Ring aufweist, der sich von der Scheibe gelöst hat“, sagt Stefan Kraus, Professor für Astrophysik an der Universität Exeter im Vereinigten Königreich, der die heute in der Zeitschrift Science veröffentlichte Studie leitete. Der schräge Ring befindet sich im inneren Teil der Scheibe in der Nähe der drei Sterne.

Die neue Untersuchung zeigt auch, dass dieser innere Ring 30 Erdmassen Staub enthält, die ausreichen könnten, um Planeten zu bilden. „Alle Planeten, die sich innerhalb des verkippten Rings bilden, werden den Stern auf stark schrägen Bahnen umkreisen. Wir prognostizieren, dass viele Planeten auf schrägen, weit auseinander liegenden Bahnen in zukünftigen Beobachtungskampagnen, zum Beispiel mit dem ELT, entdeckt werden“, sagt Teammitglied Alexander Kreplin von der Universität Exeter und bezieht sich dabei auf das Extremely Large Telescope der ESO, das noch in diesem Jahrzehnt in Betrieb genommen werden soll. Da mehr als die Hälfte der Sterne am Himmel mit einem oder mehreren Begleitern geboren werden, ergibt sich daraus eine aufregende Perspektive: Es könnte eine unbekannte Population von Exoplaneten geben, die ihre Sterne auf sehr geneigten und weit entfernten Bahnen umkreisen.

Um zu diesen Schlussfolgerungen zu gelangen, hat das Team GW Orionis über 11 Jahre lang beobachtet. Um den Gravitationstanz der drei Sterne im System zu untersuchen und ihre Bahnen zu kartografieren, setzten sie ab 2008 die Instrumente AMBER und später GRAVITY am VLT-Interferometer der ESO in Chile ein, das das Licht von verschiedenen VLT-Teleskopen kombiniert. „Wir stellten fest, dass die drei Sterne nicht in der gleichen Ebene kreisen, sondern ihre Bahnen zueinander und zur Scheibe versetzt sind“, sagt Alison Young von den Universitäten Exeter und Leicester und Mitglied des Teams.

Sie beobachteten das System auch mit dem Instrument SPHERE am VLT der ESO und mit ALMA, bei dem die ESO Partner ist, und konnten den Innenring abbilden und seine Fehlausrichtung bestätigen. Mit dem SPHERE-Instrument der ESO konnten sie auch zum ersten Mal den Schatten sehen, den dieser Ring auf den Rest der Scheibe wirft. Dies half ihnen, die 3D-Form des Rings und der gesamten Scheibe zu ermitteln.

Das internationale Team, dem Forscher aus dem Vereinigten Königreich, Belgien, Chile, Frankreich und den USA angehören, kombinierte dann ihre ausführlichen Beobachtungen mit Computersimulationen, um zu verstehen, was mit dem System geschehen war. Zum ersten Mal konnten sie die beobachteten Verschiebungen eindeutig mit dem theoretischen „Scheibenzerreiß-Effekt“ in Verbindung bringen, der vermuten lässt, dass die gegenläufige Anziehungskraft von Sternen in verschiedenen Ebenen ihre Scheiben verformen und aufbrechen kann.

Ihre Simulationen zeigten, dass die Verlagerung in den Bahnen der drei Sterne dazu führen könnte, dass die Scheibe um die drei Sterne in verschiedene Ringe zerbricht, was genau das ist, was sie in ihren Beobachtungen sehen. Die beobachtete Form des inneren Rings stimmt auch mit Vorhersagen aus numerischen Simulationen darüber überein, wie die Scheibe zerfallen würde.

Interessanterweise ist ein anderes Team, das dasselbe System mit ALMA untersucht hat, der Meinung, dass ein weiterer Faktor erforderlich ist, um das System zu verstehen. „Wir denken, dass das Vorhandensein eines Planeten zwischen diesen Ringen notwendig ist, um zu erklären, warum die Scheibe auseinander gerissen ist“, sagt Jiaqing Bi von der Universität von Victoria in Kanada, der eine Studie über GW Orionis leitete, die im Mai dieses Jahres in The Astrophysical Journal Letters veröffentlicht wurde. Sein Team identifizierte drei Staubringe in den ALMA-Beobachtungen, wobei der äußerste Ring der größte ist, der jemals bei planetenbildenden Scheiben beobachtet wurde.

Zukünftige Beobachtungen mit dem ELT der ESO und anderen Teleskopen könnten den Astronomen helfen, die Natur von GW Orionis vollständig zu enträtseln und junge Planeten zu entdecken, die sich um seine drei Sterne bilden.

Weitere Informationen
Diese Forschung erschien im Artikel „A triple star system with a misaligned and warped circumstellar disk shaped by disk tearing“ in Science (doi: 10.1126/science.aba4633).

Das Team besteht aus Stefan Kraus (University of Exeter, School of Physics & Astronomy, UK [Exeter]), Alexander Kreplin (Exeter), Alison K. Young (Exeter und School of Physics and Astronomy, University of Leicester, UK), Matthew R. Bate (Exeter), John D. Monnier (University of Michigan, USA [Michigan]), Tim J. Harries (Exeter), Henning Avenhaus (Max-Planck-Institut für Astronomie, Heidelberg, Deutschland), Jacques Kluska (Exeter und Instituut voor Sterrenkunde, KU Leuven, Belgien [KU Leuven]), Anna S. E. Laws (Exeter), Evan A. Rich (Michigan), Matthew Willson (Exeter und Georgia State University, USA), Alicia N. Aarnio (University of North Carolina Greensboro, USA), Fred C. Adams (Michigan), Sean M. Andrews (Zentrum für Astrophysik | Harvard & Smithsonian, USA [CfA]), Narsireddy Anugu (Exeter, Michigan und Steward Observatory, University of Arizona, USA), Jaehan Bae (Michigan und Carnegie Institution for Science, Washington, USA), Theo ten Brummelaar (The CHARA Array of Georgia State University, Kalifornien, USA), Nuria Calvet (Michigan), Michel Cure (Instituto de Fisica y Astronomia, Universidad de Valparaiso, Chile), Claire L. Davies (Exeter), Jacob Ennis (Michigan), Catherine Espaillat (Michigan und Boston University, USA), Tyler Gardner (Michigan), Lee Hartmann (Michigan), Sasha Hinkley (Exeter), Aaron Labdon (Exeter), Cyprien Lanthermann (KU Leuven), Jean-Baptiste LeBouquin (Michigan und Université Grenoble Alpes, CNRS, IPAG, Frankreich), Gail H. Schaefer (CHARA), Benjamin R. Setterholm (Michigan), David Wilner (CfA) und Zhaohuan Zhu (Universität von Nevada, USA).

Über die ESO
Die Europäische Südsternwarte (engl. European Southern Observatory, kurz ESO) ist die führende europäische Organisation für astronomische Forschung und das wissenschaftlich produktivste Observatorium der Welt. Die Organisation hat 16 Mitgliedsländer: Belgien, Dänemark, Deutschland, Finnland, Frankreich, Großbritannien, Irland, Italien, die Niederlande, Österreich, Polen, Portugal, Spanien, Schweden, die Schweiz und die Tschechische Republik. Hinzu kommen das Gastland Chile und Australien als strategischer Partner.

Die ESO führt ein ehrgeiziges Programm durch, das sich auf die Planung, den Bau und den Betrieb leistungsfähiger bodengebundener Beobachtungseinrichtungen konzentriert, die es Astronomen ermöglichen, wichtige wissenschaftliche Entdeckungen zu machen. Auch bei der Förderung internationaler Zusammenarbeit auf dem Gebiet der Astronomie spielt die Organisation eine maßgebliche Rolle.

Die ESO verfügt über drei weltweit einzigartige Beobachtungsstandorte in Chile: La Silla, Paranal und Chajnantor. Auf dem Paranal betreibt die ESO das Very Large Telescope (VLT) und das weltweit führende Very Large Telescope Interferometer sowie zwei Durchmusterungsteleskope: VISTA im Infrarotbereich und das VLT Survey Telescope (VST) für sichtbares Licht. Am Paranal wird die ESO zukünftig außerdem das Cherenkov Telescope Array South beherbergen und betreiben, das größte und empfindlichste Gammastrahlenobservatorium der Welt. Die ESO ist zusätzlich einer der Hauptpartner bei zwei Projekten auf Chajnantor, APEX und ALMA, dem größten astronomischen Projekt überhaupt. Auf dem Cerro Armazones unweit des Paranal errichtet die ESO zur Zeit das Extremely Large Telescope (ELT) mit 39 Metern Durchmesser, das einmal das größte optische Teleskop der Welt werden wird.

Die Übersetzungen von englischsprachigen ESO-Pressemitteilungen sind ein Service des ESO Science Outreach Network (ESON), eines internationalen Netzwerks für astronomische Öffentlichkeitsarbeit, in dem Wissenschaftler und Wissenschaftskommunikatoren aus allen ESO-Mitgliedsländern (und einigen weiteren Staaten) vertreten sind. Deutscher Knoten des Netzwerks ist das Haus der Astronomie in Heidelberg.

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• Sternentwicklung

Der Beitrag ESO: Zentralsterne zerreißen planetenbildende Scheibe erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: ESON.

Das Very Large Telescope (VLT) der Europäischen Südsternwarte (ESO) hat das allererste Bild eines jungen, sonnenähnlichen Sterns aufgenommen, der von zwei riesigen Exoplaneten begleitet wird. Bilder von Systemen mit mehreren Exoplaneten sind äußerst selten. Bisher hatten Astronomen noch nie mehr als einen Planeten direkt beobachtet, der einen sonnenähnlichen Stern umkreist. Die Beobachtungen können den Astronomen helfen zu verstehen, wie Planeten um unsere eigene Sonne entstanden und sich entwickelt haben.

Erst vor wenigen Wochen präsentierte die ESO die Geburt eines Planetensystems in einem neuen, beeindruckenden VLT-Bild. Nun hat dasselbe Teleskop mit demselben Instrument das erste direkte Bild eines Planetensystems um einen etwa 300 Lichtjahre entfernten Stern mit der Bezeichnung TYC 8998-760-1 aufgenommen, der sich zu einem Stern ähnlich unserer Sonne entwickelt.

„Diese Entdeckung ist eine Momentaufnahme einer Umgebung, die unserem Sonnensystem sehr ähnlich ist, sich aber in einem viel früheren Stadium seiner Entwicklung befindet“, sagt Alexander Bohn, Doktorand an der Universität Leiden in den Niederlanden, der die neue Forschung leitete, die heute in The Astrophysical Journal Letters veröffentlicht wurde.

„Obwohl Astronomen indirekt Tausende von Planeten in unserer Galaxie entdeckt haben, wurde nur ein winziger Bruchteil dieser Exoplaneten direkt abgebildet“, sagt Co-Autor Matthew Kenworthy, außerordentlicher Professor an der Universität Leiden, und fügt hinzu, dass „direkte Beobachtungen wichtig sind bei der Suche nach Umgebungen, die Leben begünstigen können“. Die direkte Abbildung von zwei oder mehr Exoplaneten um denselben Stern ist noch seltener; nur zwei solcher Systeme wurden bisher direkt beobachtet, beide um Sterne, die sich deutlich von unserer Sonne unterscheiden. Das neue VLT-Bild der ESO ist die erste direkte Aufnahme von mehr als einem Exoplaneten um einen sonnenähnlichen Stern in einem frühen Stadium. Das VLT der ESO war auch das erste Teleskop, das einen Exoplaneten direkt abbildete, und zwar im Jahr 2004, als es einen Lichtfleck um einen Braunen Zwerg, eine Art „gescheiterten“ Stern, einfing.

„Unserem Team ist es nun gelungen, das erste Bild von zwei Gasriesen zu machen, die einen jungen, sonnenähnlichen Stern umkreisen“, sagt Maddalena Reggiani, eine Postdoc-Forscherin der KU Leuven, Belgien, die ebenfalls an der Studie teilnahm. Die beiden Planeten sind auf dem neuen Bild als zwei helle Lichtpunkte zu sehen, die von ihrem Mutterstern, der sich oben links im Bild befindet, deutlich getrennt sind (klicken Sie auf das Bild, um die gesamte Abbildung zu sehen). Durch die Aufnahme verschiedener Bilder zu unterschiedlichen Zeiten war das Team in der Lage, diese Planeten von den Hintergrundsternen zu unterscheiden.

Die beiden Gasriesen umkreisen ihren Wirtsstern in Entfernungen von 160 und etwa 320 mal der Entfernung Erde-Sonne. Damit sind diese Planeten viel weiter von ihrem Stern entfernt als Jupiter oder Saturn, ebenfalls zwei Gasriesen, von der Sonne; sie liegen nur in der 5- bzw. 10-fachen Erde-Sonne-Entfernung. Das Team fand auch heraus, dass die beiden Exoplaneten viel schwerer sind als die in unserem Sonnensystem, wobei der innere Planet das 14-fache der Jupitermasse und der äußere das Sechsfache der Jupitermasse aufweist.

Bohns Team hat dieses System bei seiner Suche nach jungen Riesenplaneten um Sterne wie unsere Sonne, allerdings in einem weitaus jüngeren Alter, abgebildet. Der Stern TYC 8998-760-1 ist nur 17 Millionen Jahre alt und befindet sich im südlichen Sternbild Musca (Fliege). Bohn beschreibt ihn als eine „sehr junge Version unserer eigenen Sonne“.

Diese Bilder waren dank der hohen Leistungsfähigkeit des Instruments SPHERE am VLT der ESO in der chilenischen Atacama-Wüste möglich. SPHERE blockiert das helle Licht des Sterns mit einem so genannten Koronografen, so dass die viel schwächeren Planeten sichtbar werden. Während ältere Planeten, wie die in unserem Sonnensystem, zu kühl sind, um mit dieser Technik gefunden zu werden, sind junge Planeten heißer und leuchten daher im Infrarotlicht heller. Durch mehrere Aufnahmen im vergangenen Jahr sowie anhand älterer Daten aus dem Jahr 2017 hat das Forschungsteam bestätigt, dass die beiden Planeten Teil des Planetensystems des Sterns sind.

Weitere Beobachtungen dieses Systems, unter anderem mit dem zukünftigen Extremely Large Telescope (ELT) der ESO, werden es den Astronomen ermöglichen zu untersuchen, ob diese Planeten an ihrem gegenwärtigen, vom Stern entfernten Standort entstanden oder von einem anderen Ort dorthin gewandert sind. Das ELT der ESO wird auch dazu beitragen, die Wechselwirkung zwischen zwei jungen Planeten desselben Systems zu untersuchen. Bohn resümiert: „Die Möglichkeit, dass künftige Instrumente, wie die des ELT, in der Lage sein werden, noch masseärmere Planeten um diesen Stern zu entdecken, ist ein wichtiger Meilenstein für das Verständnis von Mehrplanetensystemen, mit möglichen Auswirkungen auf die Geschichte unseres eigenen Sonnensystems.“

Weitere Informationen
Diese Forschungsarbeit wurde in dem Artikel „Two Directly Imaged, Wide-orbit Giant Planets around the Young, Solar Analog TYC 8998-760-1“ vorgestellt, der in The Astrophysical Journal Letters erscheint.

Das Team besteht aus Alexander J. Bohn (Sternwarte Leiden, Universität Leiden, Niederlande), Matthew A. Kenworthy (Sternwarte Leiden), Christian Ginski (Anton-Pannekoek-Institut für Astronomie, Universität Amsterdam, Niederlande und Sternwarte Leiden), Steven Rieder (Universität Exeter, Abteilung Physik, Großbritannien), Eric E. Mamajek (Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology, USA und Abteilung für Physik & Astronomie, Universität Rochester, USA), Tiffany Meshkat (IPAC, California Institute of Technology, USA), Mark J. Pecaut ( Universität Rockhurst, Fakultät für Physik, USA), Maddalena Reggiani (Institut für Astronomie, KU Leuven, Belgien), Jozua de Boer (Sternwarte Leiden), Christoph U. Keller (Sternwarte Leiden), Frans Snik (Sternwarte Leiden) und John Southworth (Universität Keele, UK).

Über die ESO
Die Europäische Südsternwarte (engl. European Southern Observatory, kurz ESO) ist die führende europäische Organisation für astronomische Forschung und das wissenschaftlich produktivste Observatorium der Welt. Die Organisation hat 16 Mitgliedsländer: Belgien, Dänemark, Deutschland, Finnland, Frankreich, Großbritannien, Irland, Italien, die Niederlande, Österreich, Polen, Portugal, Spanien, Schweden, die Schweiz und die Tschechische Republik. Hinzu kommen das Gastland Chile und Australien als strategischer Partner. Die ESO führt ein ehrgeiziges Programm durch, das sich auf die Planung, den Bau und den Betrieb leistungsfähiger bodengebundener Beobachtungseinrichtungen konzentriert, die es Astronomen ermöglichen, wichtige wissenschaftliche Entdeckungen zu machen. Auch bei der Förderung internationaler Zusammenarbeit auf dem Gebiet der Astronomie spielt die Organisation eine maßgebliche Rolle.

Die ESO verfügt über drei weltweit einzigartige Beobachtungsstandorte in Chile: La Silla, Paranal und Chajnantor. Auf dem Paranal betreibt die ESO das Very Large Telescope (VLT) und das weltweit führende Very Large Telescope Interferometer sowie zwei Durchmusterungsteleskope: VISTA im Infrarotbereich und das VLT Survey Telescope (VST) für sichtbares Licht. Am Paranal wird die ESO zukünftig außerdem das Cherenkov Telescope Array South beherbergen und betreiben, das größte und empfindlichste Gammastrahlenobservatorium der Welt. Die ESO ist zusätzlich einer der Hauptpartner bei zwei Projekten auf Chajnantor, APEX und ALMA, dem größten astronomischen Projekt überhaupt. Auf dem Cerro Armazones unweit des Paranal errichtet die ESO zur Zeit das Extremely Large Telescope (ELT) mit 39 Metern Durchmesser, das einmal das größte optische Teleskop der Welt werden wird.

Die Übersetzungen von englischsprachigen ESO-Pressemitteilungen sind ein Service des ESO Science Outreach Network (ESON), eines internationalen Netzwerks für astronomische Öffentlichkeitsarbeit, in dem Wissenschaftler und Wissenschaftskommunikatoren aus allen ESO-Mitgliedsländern (und einigen weiteren Staaten) vertreten sind. Deutscher Knoten des Netzwerks ist das Haus der Astronomie in Heidelberg.

Forschungsarbeit
https://www.eso.org/public/archives/releases/sciencepapers/eso2011/eso2011a.pdf

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• Direkt beobachtete Exoplaneten

Der Beitrag Bild von Mehrplanetensystem um sonnenähnlichen Stern erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: ESO ESON.

Beobachtungen mit dem Very Large Telescope der Europäischen Südsternwarte (VLT) der ESO (European Southern Observatory) haben deutliche Anzeichen für die Entstehung eines Planetensystems ergeben. Um den jungen Stern AB Aurigae herum liegt eine dichte Scheibe aus Staub und Gas, in der Astronomen eine markante Spiralstruktur mit einem „Knick“ entdeckt haben, der den Ort markiert, an dem sich möglicherweise ein Planet bildet. Das beobachtete Merkmal könnte der erste direkte Beweis für die Entstehung eines Babyplaneten sein.

„Tausende von Exoplaneten wurden bisher identifiziert, aber es ist wenig darüber bekannt, wie sie sich bilden“, sagt Anthony Boccaletti, der die Studie des Observatoire de Paris, Universität PSL, Frankreich, leitete. Astronomen wissen, dass Planeten in staubigen Scheiben geboren werden, die junge Sterne umgeben, wenn kaltes Gas und Staub zusammenklumpen, so wie AB Aurigae. Die neuen Beobachtungen mit dem VLT der ESO, die in Astronomy & Astrophysics veröffentlicht wurden, liefern entscheidende Hinweise, die den Wissenschaftlern helfen, diesen Prozess besser zu verstehen.

„Wir müssen sehr junge Systeme beobachten, um den Moment zu erfassen, in dem sich Planeten bilden“, sagt Boccaletti. Doch bisher waren die Astronomen nicht in der Lage, ausreichend scharfe und tiefe Bilder dieser jungen Scheiben aufzunehmen, um den „Knick“ zu finden, der die Stelle markiert, an der ein Babyplanet entstehen könnte.

Die neuen Bilder zeigen eine beeindruckende Spirale aus Staub und Gas um AB Aurigae, die sich 520 Lichtjahre von der Erde entfernt im Sternbild Auriga (Fuhrmann) befindet. Spiralen dieser Art signalisieren die Existenz von Baby-Planeten, die das Gas „anschubsen“ und dabei „Störungen in der Scheibe in Form einer Welle erzeugen, ähnlich dem Kielwasser eines Bootes auf einem See“, erklärt Emmanuel Di Folco vom Astrophysik-Laboratorium von Bordeaux (LAB), Frankreich, der ebenfalls an der Studie teilgenommen hat. Während sich der Planet um den Zentralstern dreht, wird diese Welle zu einem Spiralarm geformt. Die sehr helle, gelbe „Knick-Zone“ in der Nähe des Zentrums der neuen Aufnahme von AB Aurigae, ungefähr so weit vom Stern entfernt wie Neptun von der Sonne, ist einer dieser Störherde, an denen nach Ansicht des Teams ein Planet entsteht.

Beobachtungen des AB Aurigae-Systems, die vor einigen Jahren mit dem Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array (ALMA), an dem die ESO beteiligt ist, durchgeführt wurden, lieferten erste Hinweise auf die fortschreitende Planetenbildung im Umfeld des Sterns. In den ALMA-Bildern entdeckten die Wissenschaftler zwei Spiralarme aus Gas in der Nähe des Sterns, die im inneren Bereich der Scheibe liegen. Dann, 2019 und Anfang 2020, machten sich Boccaletti und ein Team von Astronomen aus Frankreich, Taiwan, den USA und Belgien auf den Weg, um ein klareres Bild zu erhalten, indem sie das Instrument SPHERE am VLT der ESO in Chile in Richtung des Sterns ausrichteten. Die SPHERE-Bilder sind die bisher tiefsten Bilder des AB-Aurigae-Systems.

Mit dem leistungsstarken Bildgebungssystem von SPHERE konnten die Astronomen das schwächere Licht von kleinen Staubkörnern und Emissionen sehen, die von der inneren Scheibe ausgehen. Sie bestätigten das Auftreten der Spiralarme, die zuerst von ALMA entdeckt wurden, und entdeckten auch ein weiteres bemerkenswertes Merkmal, einen „Knick“, der auf die laufende Entstehung von Planeten in der Scheibe hinweist. „Dieser Vorgang wird von einigen theoretischen Modellen zur Planetenentstehung erwartet“, sagt Co-Autorin Anne Dutrey, ebenfalls am LAB tätig. „Er stellt die Verbindung zweier Spiralen dar. Eine Spirale windet sich von der Umlaufbahn des Planeten nach innen, die andere dehnt sich nach außen aus und verbindet sich am Ort des Planeten. Sie sorgen dafür, dass sich Gas und Staub von der Scheibe auf dem sich bildenden Planeten ansammeln und ihn wachsen lassen.“

Die ESO baut das 39-Meter-Teleskop „Extremely Large Telescope“, das sich auf die bahnbrechenden Arbeiten von ALMA und SPHERE zur Untersuchung extrasolarer Welten stützen wird. Wie Boccaletti erklärt, wird dieses leistungsstarke Teleskop es den Astronomen ermöglichen, noch detailliertere Ansichten von Planeten zu erhalten, die sich im Entstehen befinden. „Wir sollten in der Lage sein, direkt und genauer zu sehen, wie die Dynamik des Gases zur Entstehung von Planeten beiträgt“, folgert er.

Weitere Informationen
Diese Studie wurde in dem Artikel „Are we witnessing ongoing planet formation in AB Aurigae? A showcase of the SPHERE/ALMA synergy“ vorgestellt, der in der Zeitschrift Astronomy & Astrophysics erscheint (doi: 10.1051/0004-6361/202038008).

Das Team besteht aus A. Boccaletti (LESIA, Observatoire de Paris, Université PSL, CNRS, Sorbonne Université, Univ. Paris Diderot, Sorbonne Paris Cité, CNRS, Frankreich), E. Di Folco (Laboratoire d’Astrophysique de Bordeaux, Université de Bordeaux, CNRS, Frankreich [Bordeaux]), E. Pantin (Laboratoire CEA, IRFU/DAp, AIM, Université Paris-Saclay, Université Paris Diderot, Sorbonne Paris Cité, CNRS, Frankreich), A. Dutrey (Bordeaux), S. Guilloteau (Bordeaux), Y. W. Tang (Academia Sinica, Institute of Astronomy and Astrophysics, Taipei, Taiwan), V. Piétu (IRAM, Domaine Universitaire, Frankreich), E. Habart (Institut d’astrophysique spatiale, CNRS UMR 8617, Université Paris-Sud 11, Frankreich), J. Milli (CNRS, IPAG, Univ. Grenoble Alpes, Frankreich), T. L. Beck (Space Telescope Science Institute, Baltimore, MD, USA), and A.-L. Maire (STAR Institute, Université de Liège, Belgien).

Die Europäische Südsternwarte (engl. European Southern Observatory, kurz ESO) ist die führende europäische Organisation für astronomische Forschung und das wissenschaftlich produktivste Observatorium der Welt. Die Organisation hat 16 Mitgliedsländer: Belgien, Dänemark, Deutschland, Finnland, Frankreich, Großbritannien, Irland, Italien, die Niederlande, Österreich, Polen, Portugal, Spanien, Schweden, die Schweiz und die Tschechische Republik. Hinzu kommen das Gastland Chile und Australien als strategischer Partner. Die ESO führt ein ehrgeiziges Programm durch, das sich auf die Planung, den Bau und den Betrieb leistungsfähiger bodengebundener Beobachtungseinrichtungen konzentriert, die es Astronomen ermöglichen, wichtige wissenschaftliche Entdeckungen zu machen. Auch bei der Förderung internationaler Zusammenarbeit auf dem Gebiet der Astronomie spielt die Organisation eine maßgebliche Rolle.

Die ESO verfügt über drei weltweit einzigartige Beobachtungsstandorte in Chile: La Silla, Paranal und Chajnantor. Auf dem Paranal betreibt die ESO das Very Large Telescope (VLT) und das weltweit führende Very Large Telescope Interferometer sowie zwei Durchmusterungsteleskope: VISTA im Infrarotbereich und das VLT Survey Telescope (VST) für sichtbares Licht. Am Paranal wird die ESO zukünftig außerdem das Cherenkov Telescope Array South beherbergen und betreiben, das größte und empfindlichste Gammastrahlenobservatorium der Welt. Die ESO ist zusätzlich einer der Hauptpartner bei zwei Projekten auf Chajnantor, APEX und ALMA, dem größten astronomischen Projekt überhaupt. Auf dem Cerro Armazones unweit des Paranal errichtet die ESO zur Zeit das Extremely Large Telescope (ELT) mit 39 Metern Durchmesser, das einmal das größte optische Teleskop der Welt werden wird.

Die Übersetzungen von englischsprachigen ESO-Pressemitteilungen sind ein Service des ESO Science Outreach Network (ESON), eines internationalen Netzwerks für astronomische Öffentlichkeitsarbeit, in dem Wissenschaftler und Wissenschaftskommunikatoren aus allen ESO-Mitgliedsländern (und einigen weiteren Staaten) vertreten sind. Deutscher Knoten des Netzwerks ist das Haus der Astronomie in Heidelberg.

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• Planetenentstehung

Der Beitrag ESO: Anzeichen für Geburt eines Planeten erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: ESO ESON.

28. Oktober 2019 – Astronomen haben durch Beobachtungen mit dem SPHERE-Instrument am Very Large Telescope (VLT) der ESO ermittelt, dass der Asteroid Hygiea möglicherweise als Zwergplanet klassifiziert werden könnte. Hygiea ist das viertgrößte Objekt im Asteroidengürtel nach Ceres, Vesta und Pallas. Zum ersten Mal konnten Astronomen Hygiea mit einer so hohen Auflösung beobachten, mit der man ihre Oberfläche analysieren sowie ihre Form und Größe bestimmen kann. Sie fanden heraus, dass Hygiea annähernd kugelförmig ist und daher möglicherweise von Ceres den Titel des kleinsten Zwergplaneten im Sonnensystem übernimmt.

Als Objekt im Asteroiden-Hauptgürtel erfüllt Hygiea gleich drei der vier Voraussetzungen, um als Zwergplanet eingestuft zu werden: Sie umkreist die Sonne, ist kein Mond und hat im Gegensatz zu einem Planeten den Bereich um ihre Umlaufbahn nicht freigeräumt. Die letzte Anforderung ist, dass sie genügend Masse hat, um sich ihre eigene Schwerkraft zu einer nahezu kugelförmigen Form zu kommen. Das ist genau das, was die VLT-Beobachtungen nun über Hygiea ergeben haben.

„Dank der einzigartigen Möglichkeiten des SPHERE-Instruments am VLT, das eines der leistungsfähigsten Bildgebungssysteme der Welt ist, konnten wir die Form von Hygiea auflösen, die sich als nahezu kugelförmig erwiesen hat“, sagt der leitende Forscher Pierre Vernazza vom Laboratoire d’Astrophysique de Marseille in Frankreich. „Dank dieser Bilder kann Hygiea als Zwergplanet reklassifiziert werden, der bisher kleinste im Sonnensystem.“

Das Team nutzte die SPHERE-Beobachtungen auch, um den Durchmesser von Hygiea einzugrenzen: Er liegt etwas über 430 km. Pluto, der berühmteste unter den Zwergplaneten, hat einen Durchmesser von fast 2400 km, während Ceres fast 950 km groß ist.

Überraschenderweise zeigten die Beobachtungen aber auch, dass es Hygiea an den großen Einschlagkratern mangelt, die die Wissenschaftler eigentlich auf ihrer Oberfläche erwartet hatten, so der Bericht des Teams in der heute bei Nature Astronomy veröffentlichten Studie. Hygiea ist das Hauptmitglied einer der größten Asteroidenfamilien mit fast 7000 Mitgliedern, die alle aus demselben Ursprung haben. Die Astronomen waren davon ausgegangen, dass das Ereignis, das zur Entstehung dieser zahlreichen Gruppe führte, auf Hygiea seine Spuren hinterlassen hat.

„Dieses Ergebnis war eine echte Überraschung, da wir damit gerechnet haben, ein großes Einschlagsbecken vorzufinden, wie es bei Vesta der Fall ist“, erklärt Vernazza. Obwohl die Astronomen 95% der Oberfläche von Hygiea beobachtet haben, konnten sie nur zwei eindeutige Krater identifizieren. „Keiner dieser beiden Krater hätte durch den Einschlag verursacht werden können, der die Hygiea-Asteroidenfamilie hervorgebracht hat, denn deren Gesamtvolumen entspricht in etwa dem eines 100 km großen Objekts. Sie sind zu klein“, erklärt Miroslav Brož vom Astronomischen Institut der Karls-Universität im tschechischen Prag, einer der Ko-Autoren der Studie.

Das Team beschloss, weitere Untersuchungen durchzuführen. Anhand numerischer Simulationen folgerten sie, dass die Kugelform von Hygiea und die große Familie der Asteroiden wahrscheinlich das Ergebnis eines schweren Frontalzusammenstoßes mit einem großen Projektil mit einem Durchmesser zwischen 75 und 150 km sind. Ihre Simulationen zeigen diesen gewaltigen Aufprall, von dem man annimmt, dass er vor etwa 2 Milliarden Jahren stattgefunden hat und der den Mutterkörper völlig zerstört hat. Nachdem sich die übrig gebliebenen Teile wieder zusammengesetzt hatten, entstand die  runde Form von Hygiea und tausende von Begleit-Asteroiden wurden erzeugt. „Eine solche Kollision zwischen zwei großen Körpern im Asteroidengürtel ist in den letzten 3-4 Milliarden Jahren einzigartig“, erläutert Pavel Ševec, Doktorand am Astronomischen Institut der Prager Karls-Universität, der ebenfalls an der Studie beteiligt war.

Die detaillierte Erforschung von Asteroiden ist nicht nur aufgrund der Fortschritte in der numerischen Berechnung, sondern vor allem durch leistungsfähigere Teleskope möglich geworden. „Dank des VLT und SPHERE als Instrument der nächsten Generation mit adaptiver Optik können wir nun Hauptgürtelasteroiden mit beispielloser Auflösung abbilden und die Lücke zwischen bodengebundenen Beobachtungen und interplanetaren Satellitenmissionen schließen“, resümiert Vernazza.

Weitere Informationen
Die hier vorgestellten wissenschaftlichen Ergebnisse erscheinen am 28. Oktober in der Zeitschrift Nature Astronomy.

Die beteiligten Wissenschaftler sind P. Vernazza (Aix Marseille Université, CNRS, Laboratoire d’Astrophysique de Marseille, Frankreich), L. Jorda (Aix Marseille Université, CNRS, Laboratoire d’Astrophysique de Marseille, Frankreich), P. Ševec (Institut für Astronomie, Karls-Universität, Prag, Tschechische Republik), M. Brož (Institut für Astronomie, Karls-Universität, Prag, Tschechien), M. Viikinkoski (Mathematik und Statistik, Universität Tampere, Tampere, Finnland), J. Hanuš (Institut für Astronomie, Karls-Universität, Prag, Tschechien), B. Carry (Université Côte d’Azur, Observatoire de la Côte d’Azur, CNRS, Laboratoire Lagrange, Nizza, Frankreich), A. Drouard (Aix Marseille Université, CNRS, Laboratoire d’Astrophysique de Marseille, Frankreich), M. Ferrais (Space Sciences, Technologies and Astrophysics Research Institute, Université de Liège, Belgien), M. Marsset (Department of Earth, Atmospheric and Planetary Sciences, MIT, Cambridge, MA, USA), F. Marchis (Aix Marseille Université, CNRS, Laboratoire d’Astrophysique de Marseille, Frankreich, und SETI Institute, Carl Sagan Center, Mountain View, USA), M. Birlan (Observatorium Paris, Paris, Frankreich), E. Podlewska-Gaca (Astronomisches Observatorium, Fakultät für Physik, Adam-Mickiewicz-Universität, Posen, Polen, und Institut für Physik, Universität Stettin, Polen), E. Jehin (Forschungsinstitut für Raumwissenschaften, Technologien und Astrophysik, Université de Liège, Lüttich, Belgien), P. Bartczak (Astronomisches Observatorium, Fakultät für Physik, Adam-Mickiewicz-Universität, Posen, Polen), G. Dudzinski (Astronomisches Observatorium, Fakultät für Physik, Adam-Mickiewicz-Universität, Posen, Polen), J. Berthier (Observatoire de Paris, Paris, Frankreich), J. Castillo-Rogez (Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology, Pasadena, Kalifornien, USA), F. Cipriani (European Space Agency, ESTEC – Scientific Support Office, Niederlande), F. Colas (Observatoire de Paris, Paris, Frankreich), F. DeMeo (Department of Earth, Atmospheric and Planetary Sciences, MIT, Cambridge, MA, USA), C. Dumas (TMT Observatorium, Pasadena, USA), J. Durech (Institut für Astronomie, Karls-Universität, Prag, Tschechien), R. Fetick (Universität Aix Marseille, CNRS, Laboratoire d’Astrophysique de Marseille, Frankreich und ONERA, The French Aerospace Lab, Chatillon Cedex, Frankreich), T. Fusco (Aix Marseille Université, CNRS, Laboratoire d’Astrophysique de Marseille, Frankreich und ONERA, The French Aerospace Lab, Chatillon Cedex, Frankreich), J. Grice (Université Côte d’Azur, Observatoire de la Côte d’Azur, CNRS, Laboratoire Lagrange, Nizza, Frankreich und Open University, School of Physical Sciences, The Open University, Milton Keynes, Großbritannien), M. Kaasalainen (Mathematik und Statistik, Universität Tampere, Tampere, Finnland), A. Kryszczynska (Astronomisches Observatorium, Fakultät für Physik, Adam-Mickiewicz-Universität, Posen, Polen), P. Lamy (Aix Marseille Université, CNRS, Laboratoire d’Astrophysique de Marseille, Frankreich), H. Le Coroller (Aix Marseille Université, CNRS, Laboratoire d’Astrophysique de Marseille, Frankreich), A. Marciniak (Astronomisches Observatorium, Fakultät für Physik, Adam Mickiewicz Universität, Posen, Polen), T. Michalowski (Astronomisches Observatorium, Fakultät für Physik, Adam-Mickiewicz-Universität, Posen, Polen), P. Michel (Université Côte d’Azur, Observatoire de la Côte d’Azur, CNRS, Laboratoire Lagrange, Nizza, Frankreich), N. Rambaux (Observatoire de Paris, Paris, Frankreich), T. Santana-Ros (Departamento de Fı́sica, Universidad de Alicante, Alicante, Spanien), P. Tanga (Université Côte d’Azur, Observatoire de la Côte d’Azur, CNRS, Laboratoire Lagrange, Nizza, France), F. Vachier (Observatoire de Paris, Paris, Frankreich), A. Vigan (Aix Marseille Université, CNRS, Laboratoire d’Astrophysique de Marseille, Frankreich), O. Witasse (Europäische Weltraumorganisation, ESTEC – Scientific Support Office, Niederlande), B. Yang (Europäische Südsternwarte, Santiago, Chile), M. Gillon (Space Sciences, Technologies and Astrophysics Research Institute, Université de Liège, Belgien), Z. Benkhaldoun (Oukaimeden Observatorium, Hochenergiephysik und Astrophysik Labor, Cadi Ayyad Universität, Marrakesch, Marokko), R. Szakats (Konkoly Observatorium, Forschungszentrum für Astronomie und Geowissenschaften, Ungarische Akademie der Wissenschaften, Budapest, Ungarn), R. Hirsch (Astronomisches Observatorium, Fakultät für Physik, Adam-Mickiewicz-Universität, Posen, Polen), R. Duffard (Instituto de Astrofísica de Andalucía, Glorieta de la Astronomía S/N, Granada, Spanien), A. Chapman (Buenos Aires, Argentinien), J. L. Maestre (Observatorio de Albox, Almeria, Spanien).

Die Europäische Südsternwarte (engl. European Southern Observatory, kurz ESO) ist die führende europäische Organisation für astronomische Forschung und das wissenschaftlich produktivste Observatorium der Welt. Die Organisation hat 16 Mitgliedsländer: Belgien, Dänemark, Deutschland, Finnland, Frankreich, Großbritannien, Irland, Italien, die Niederlande, Österreich, Polen, Portugal, Spanien, Schweden, die Schweiz und die Tschechische Republik. Hinzu kommen das Gastland Chile und Australien als strategischer Partner. Die ESO führt ein ehrgeiziges Programm durch, das sich auf die Planung, den Bau und den Betrieb leistungsfähiger bodengebundener Beobachtungseinrichtungen konzentriert, die es Astronomen ermöglichen, wichtige wissenschaftliche Entdeckungen zu machen. Auch bei der Förderung internationaler Zusammenarbeit auf dem Gebiet der Astronomie spielt die Organisation eine maßgebliche Rolle. Die ESO verfügt über drei weltweit einzigartige Beobachtungsstandorte in Chile: La Silla, Paranal und Chajnantor. Auf dem Paranal betreibt die ESO das Very Large Telescope (VLT) und das weltweit führende Very Large Telescope Interferometer sowie zwei Durchmusterungsteleskope: VISTA im Infrarotbereich und das VLT Survey Telescope (VST) für sichtbares Licht. Am Paranal wird die ESO zukünftig außerdem das Cherenkov Telescope Array South beherbergen und betreiben, das größte und empfindlichste Gammastrahlenobservatorium der Welt. Die ESO ist zusätzlich einer der Hauptpartner bei zwei Projekten auf Chajnantor, APEX und ALMA, dem größten astronomischen Projekt überhaupt. Auf dem Cerro Armazones unweit des Paranal errichtet die ESO zur Zeit das Extremely Large Telescope (ELT) mit 39 Metern Durchmesser, das einmal das größte optische Teleskop der Welt werden wird.

Die Übersetzungen von englischsprachigen ESO-Pressemitteilungen sind ein Service des ESO Science Outreach Network (ESON), eines internationalen Netzwerks für astronomische Öffentlichkeitsarbeit, in dem Wissenschaftler und Wissenschaftskommunikatoren aus allen ESO-Mitgliedsländern (und einigen weiteren Staaten) vertreten sind. Deutscher Knoten des Netzwerks ist das Haus der Astronomie in Heidelberg.

Der Beitrag ESO: Hygiea evtl. als Zwergplanet zu klassifizieren erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter. Quelle: ESO.

Bei einem planetarischen Nebel handelt es sich um eine Ansammlung von Gas, welches einen Stern, der sich in der letzten Phase seiner Entwicklung befindet, umgibt. Sobald ein Stern mit einer Masse von bis zu der achtfachen Sonnenmasse die Endphase seines Lebens erreicht, stößt er seine äußeren Schichten ab und verliert dabei einen Großteil seiner ursprünglichen Masse. Das im Rahmen dieses Prozesses freigesetzte Gas verteilt sich anschließend in der Umgebung und bildet den besagte Nebel (Raumfahrer.net berichtete).

Jetzt ist es Astronomen erstmals gelungen zu beobachten, wie ein alternder Stern einen schmetterlingsförmigen planetarischen Nebel hervorbringt. Die letzten Lebensstadien von Sternen – und ganz besonders der Ursprung solcher bipolarer planetarischer Nebel mit ihrem komplexen, auch an eine Sanduhr erinnernden Erscheinungsbild – geben den Astronomen auch in der Gegenwart immer noch Rätsel auf.

Bei dem beobachteten Stern handelt es sich um den im südlichen Sternbild „Achterdeck des Schiffs“ (lat. Name „Puppis“) gelegenen halbregelmäßig veränderlichenRoten Riesenstern L2 Puppis. Mit einer Entfernung von lediglich etwa 200 Lichtjahren zu unserem Sonnensystem ist dieser Stern einer der unserem Heimatplaneten am nächsten gelegenen Roten Riesen, von denen bekannt ist, dass sie sich am Beginn ihrer letzten Lebensphase befinden.

Eine verbesserte Abbildungstechnik
Für ihre Beobachtungen verwendete das von dem französischen Astronomen Pierre Kervella geleitete Team das erst im Mai 2014 in Betrieb genommene Instrument „Spectro-Polarimetric High-contrast Exoplanet REsearch“ (abgekürzt SPHERE) des Very Large Telescope (VLT) am Paranal-Observatorium der Europäischen Südsternwarte (kurz ESO) in den nordchilenischen Anden. Die SPHERE-Beobachtungen wurden mit der ZIMPOL-Kamera des Instruments im Wellenlängenbereich des sichtbaren Lichts und unter der Verwendung einer extremen adaptiven Optik durchgeführt.

SPHERE/ZIMPOL verwendet die Technik der extremen adaptiven Optik für die Erzeugung von beugungsbegrenzten Abbildungen, mit denen die Auswirkungen der Luftunruhen in der Erdatmosphäre – das so genannte Seeing – begrenzt werden können. Die dabei erzielten Ergebnisse liegen wesentlich näher an dem theoretischen maximalen Auflösungsvermögen eines Teleskops als dies bei früheren Versionen der adaptiven Optik möglich war.

Die extreme adaptive Optik ermöglicht so auch den Nachweis und die genauere Untersuchung von lichtschwachen Objekten und Strukturen in der unmittelbaren Nachbarschaft heller Lichtquellen. Die Beobachtungen werden im Bereich des sichtbaren Lichts – also bei kürzeren Wellenlängen als dem bei früheren adaptiven Optiken meistens verwendeten nahinfraroten Licht – durchgeführt. Dies führt zu wesentlich schärferen Aufnahmen als bisher vom VLT geliefert werden konnten.

Die ZIMPOL-Kamera von SPHERE kann auf diese Weise Abbildungen erzeugen, welche drei Mal schärfer sind als die Aufnahmen des Weltraumteleskops Hubble. So zeigen die neuen Beobachtungen auch feinste Details in der Staubwolke um L2 Puppis. Sie bestätigen frühere Resultate, welche bereits mit dem NACO-Instrument des VLT gewonnen wurden und nahegelegt hatten, dass der den Stern L2 Puppis umgebende Staub in einer Scheibe angeordnet ist, welche wir von der Erde aus betrachtet beinahe genau von der Kante beobachten können.

Die aktuellen Beobachtungen erlauben jedoch eine viel genauere Untersuchung, und die im ZIMPOL-Modus gelieferten Informationen zur Polarisation des Lichts haben es den an dieser Untersuchung beteiligten Astronomen ermöglicht, ein dreidimensionales Modell der Staubstrukturen zu erstellen.

Für die Erstellung des dreidimensionalen Modells der Staubhülle wurden Daten von ZIMPOL und NACO sowie ein spezielles Modell der Scheibe aus dem Programm RADMC-3D verwendet, welches aus einem Parametersatz zur Beschreibung des Staubs eine Simulation des Strahlungstransports durch den Staub erstellt.

Die Astronomen haben durch dieses Modell herausgefunden, dass die Staubscheibe in einer Entfernung von etwa 900 Millionen Kilometern zu dem Stern L2 Puppis beginnt. Noch weiter nach außen hin dehnt sie sich dann aus und bildet eine symmetrische, trichterartige Struktur um den Stern.

Das Team entdeckte zudem eine zweite Lichtquelle, welche sich in einer Entfernung von lediglich etwa 300 Millionen Kilometern zu L2 Puppis befindet. Bei diesem Begleitstern handelt es sich vermutlich um einen zweiten Roten Riesen, welcher über eine mit L2 Puppis vergleichbare Masse verfügt, der sich aber noch in einem früheren Entwicklungsstadium befindet. Diese Kombination aus der großen Menge an Staub, welche den sterbenden Stern umgibt, und die Anwesenheit eines Begleitsterns bedeutet, dass die Astronomen hier genau die Art eines Sternsystems beobachten, bei der sie die Entstehung eines bipolaren planetarischen Nebels erwarten.

Zusätzlich zu der Staubhülle um L2 Puppis entdeckte das für diese Untersuchung zuständige Team zwei konische Strukturen, welche beide senkrecht aus der Scheibe hervortreten. Innerhalb dieser Strukturen wurden zudem zwei lange, leicht gekrümmte Materiewolken entdeckt. Anhand des Ursprungsortes von einer dieser Wolken konnte das Team schlussfolgern, dass es sich hierbei vermutlich um ein Resultat der Wechselwirkungen zwischen der Materie aus der Staubscheibe von L2 Puppis sowie dem Sternwind und Strahlungsdruck des Begleitsterns handelt. Die andere Wolke ist dagegen vermutlich das Ergebnis des Aufeinanderprallens der Winde der beiden Sterne oder aber das Produkt einer Akkretionsscheibe, welche den Begleitstern umgibt.

Wie entstehen bipolare planetarische Nebel?
Bezüglich der Entstehung bipolarer planetarischer Nebel werden derzeit zwei Theorien favorisiert, welche beide das Vorhandensein eines Doppelsternsystems voraussetzten, in dessen Umgebung sich größere Mengen an Gas und Staub befinden müssen. Die erste Theorie besagt dabei, dass dieser Staub, der von dem Sternwind des Hauptsterns erzeugt wird, durch den Strahlungsdruck und Sternwind des Begleitsterns auf einen ringförmigen Orbit gezwungen wird. Jeder weitere Massenverlust des Hauptsterns wird anschließend durch diese sich so bildende Scheibe quasi ‚kanalisiert‘ und tritt infolgedessen in zwei entgegengesetzten Säulen senkrecht zu der Scheibe aus.

Die zweite Theorie geht dagegen davon aus, dass der Großteil des von dem Hauptstern ausgeworfen Materials von dem Begleitstern ‚angezogen‘ wird und in dessen Umgebung den Grundstein für eine Akkretionsscheibe und daraus hervorgehende Materiejets bildet. Das im Rahmen dieses Prozesses nicht verbrauchte Material wird von den Winden des sterbenden Sterns weggedrückt und bildet eine Gas- und Staubwolke – genauso wie das auch bei einem Einzelsternsystem der Fall ist. Die sich bildenden Jets des Begleitsterns üben jedoch eine wesentlich größere Kraft aus als der Sternwind des Hauptsterns und formen so aus dem Staub das charakteristische Erscheinungsbild des bipolaren planetarischen Nebels.

Die Beobachtungen des Teams um Pierre Kervella legen nahe, dass im Fall von L2 Puppis wahrscheinlich beide der vorgeschlagenen Prozesse eine Rolle spielen. Von daher ist es sehr wahrscheinlich, dass dieses Sternsystem in der Zukunft einen ‚kosmischen Schmetterling‘ hervorbringen wird.

„Da der Begleitstern nur wenige Jahre für einen Umlauf benötigt, erwarten wir beobachten zu können, wie er die Scheibe des Roten Riesen in deren Form beeinflusst. Wir werden die Entwicklung der Staubstrukturen in diesem System dabei in Echtzeit verfolgen können. Dies ist eine extrem seltene und aufregende Gelegenheit“, so der Kommentar von Pierre Kervella.

Die hier kurz vorgestellten Forschungsergebnisse der Untersuchung des Sterns L2 Puppis sind die ersten publizierten Resultate aus dem Beobachtungsmodus der extremen adaptiven Optik des VLT. Sie wurden kürzlich von Pierre Kervella et al. unter dem Titel „The dust disk and companion of the nearby AGB star L2 Puppis“ in der Fachzeitschrift Astronomy & Astrophysics publiziert. Höher aufgelöste Versionen des sich in der Umgebung von L2 Puppis bildenden bipolaren planetarischen Nebels finden Sie auf dieser Internetseite der ESO.

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• Planetarische Nebel

Fachartikel von Pierre Kervella et al.:

• The dust disk and companion of the nearby AGB star L2 Puppis (Volltext, engl.)

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Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter. Quelle: ESO.

Unsere Heimatgalaxie – die Milchstraße – setzt sich aus etwa 200 Milliarden Sternen zusammen. All diese Sterne verfügen über die unterschiedlichsten physikalischen Eigenschaften, anhand derer sie von den Astronomen klassifiziert und bestimmten Gruppen zugeordnet werden können. Die Sonne – das Zentralgestirn unseres heimatlichen Sonnensystems – stellt dabei einen eher durchschnittlich großen Stern dar, welcher der Spektralklasse G2V zugeordnet wird. Die Sonne verfügt über einen Durchmesser von rund 1,4 Millionen Kilometern und beinhaltet etwa 99,86 Prozent der Masse aller in unserem Sonnensystem befindlichen Himmelskörper. Im Gegensatz zu vielen anderen Sternen unserer Heimatgalaxie bewegt sich die Sonne dabei als ‚einzelner Stern‘ um das Massezentrum unserer Galaxie.

Etwa 60 bis 70 Prozent der in unserer Galaxie beheimateten Sterne sind dagegen – im Gegensatz zu der Sonne – Bestandteile von Doppel- oder Mehrfachsternsystemen. Diese Sterne sind gravitativ an ihre jeweiligen Partnersterne gebunden und umkreisen dabei einen gemeinsamen Masseschwerpunkt. Manche dieser Sternpaare bestehen aus zwei mehr oder weniger ’normalen‘ Sternen, welche nur geringfügig unterschiedliche Massen aufweisen. Sobald der Stern mit der etwas höheren Masse altert und sich im Rahmen dieses Prozesses ausdehnt, wird er zu einem Roten Riesen. Material von diesem Stern wird dann zu dem kleineren Partner transferiert und umgibt schließlich beide Sterne mit einer weit ausgedehnten, gasförmigen Hülle. Sobald sich diese Wolke auflöst, nähern sich beide Sterne einander an und es entsteht ein sehr kompaktes Paar aus einem Weißen Zwerg und einem zusätzlichen ‚gewöhnlichen‘ Stern. Derartige Sternsysteme werden von den Astronomen auch als Post-Common-Envelope-Doppelsterne bezeichnet.

Das Doppelsternsystem V471 Tauri
Ein solches Sternenpaar trägt den Namen V471 Tauri. Dieses Doppelsternsystem ist ein Bestandteil des im Sternbild Stier (lateinischer Name „Taurus“) gelegenen offenen Sternhaufens der Hyaden. Der Name „V471 Tauri“ zeigt an, dass es sich bei diesem Objekt um den 471ten in seiner Helligkeit veränderliche Stern (daher das „V“ für „Veränderlich“) handelt, welcher im Sternbild Taurus klassifiziert wurde. Beide Sterne sind schätzungsweise etwa 600 Millionen Jahre alt und befinden sich rund 163 Lichtjahre von unserem Sonnensystem entfernt. Wie genauere Untersuchungen zeigten, kommen die Helligkeitsänderungen in diesem Fall durch die Doppelnatur des besagten Sternsystems zustande. Beide Sterne liegen sehr dicht beieinander und umkreisen sich gegenseitig alle 12 Stunden. Zweimal pro Umrundung zieht einer der Sterne – von der Erde aus gesehen – vor dem anderen vorbei, was zu regelmäßigen Änderungen in der Helligkeit des Sternpaares führt, da diese sich dabei gegenseitig verdunkeln.

Ein von dem Astronomen Adam Hardy von der Universidad Valparaíso in Chile geleitetes Team verwendete das ULTRACAM-System am New Technology Telescope der Europäischen Südsternwarte (ESO), um diese Helligkeitsänderungen mit einer sehr hohen Präzision zu bestimmen. Die Zeitpunkte des Einsetzens der Verfinsterungen wurden dabei mit einer Genauigkeit von weniger als zwei Sekunden ermittelt. Dabei zeigte sich, dass die Verdunklungszeiten nicht regelmäßig einsetzten. Allerdings konnte das Team die zeitlichen Abweichungen durch die Annahme erklären, dass in der unmittelbaren Umgebung des Doppelsystems ein Brauner Zwerg vorhanden ist, welcher beide Sterne umkreist und der durch seine Anziehungskraft die Umlaufbahn der beiden Hauptsterne beeinflusst. Bei den hierfür angestellten Berechnungen fanden sich zudem Hinweise auf ein zweites, nochmals kleineres Begleitobjekt.

Allerdings war es bisher nicht möglich, einen lichtschwachen Brauen Zwerg, welcher einen so geringem Abstand zu viel helleren Sternen aufweist, tatsächlich abzubilden. Erst das im Mai 2014 in Betrieb genommene Instrument „Spectro-Polarimetric High-contrast Exoplanet REsearch“ (abgekürzt SPHERE) des Very Large Telescope (VLT) am Pananal-Observatorium der ESO, welches sich in den nordchilenischen Anden befindet, erlaubte es den Astronomen zum ersten Mal mit einer hohen Auflösung den Bereich zu betrachten, an dem sie den Braunen Zwerg erwarteten.

Doch kein Brauner Zwerg
Entdeckt haben sie dabei allerdings – nichts… Und das obwohl die hochauflösenden Aufnahmen des SPHERE-Instruments den vermuteten Braunen Zwerg eigentlich leicht hätten enttarnen sollen. Die Beobachtungsdaten, welche SPHERE liefern kann, sind so hochauflösend, dass die auswertenden Astronomen in der Lage sein sollten, darin einen Begleiter wie einen Braunen Zwerg aufzuspüren, welcher 70.000 mal lichtschwächer als der Hauptstern und lediglich 0.26 Bogensekunden von diesem entfernt ist. Der im Fall von V471 Tauri erwartete Begleiter wurde jedoch zuvor als deutlich heller vorhergesagt. Um nicht durch SPHERE entdeckt zu werden müsste der angenommene Braune Zwerg etwa 15 mal schwächer leuchten als angenommen.

„Es gibt viele Veröffentlichungen, in denen die Existenz solcher zirkumbinären Objekte angenommen wird, aber unsere Ergebnisse liefern einen vernichtenden Beweis gegen diese Hypothese“, so die Anmerkung von Adam Hardy.

Wenn jedoch kein das System von V471 Tauri umlaufendes Objekt existiert – was verursacht dann die merkwürdigen Abweichungen in der Umlaufbahn des Doppelsterns? Hierzu wurden von den Astronomen mehrere Ansätze vorgeschlagen, von denen einige aber bereits wieder ausgeschlossen werden konnten. Eine denkbare Erklärung wäre allerdings, dass der beobachtete Effekt durch Veränderungen im Magnetfeld des größeren der beiden Sterne verursacht wird.

Bei diesem auch als ‚Applegate-Mechanismus‘ bezeichneten Effekt wird der Drehimpuls eines Sterns im Verlaufe eines magnetischen Zyklus zwischen dessen inneren und der äußeren Konvektionszone umverteilt. Dies führt zu einer Änderung der durch die Rotation bedingten Abplattung und damit indirekt auch zu einer Veränderung der Umlaufdauer, welche dabei sowohl zunehmen und als auch abnehmen kann. Laut den bisherigen Beobachtungen der Astronomen treten derartige zyklische Periodenveränderungen fast ausschließlich nur bei bedeckungsveränderlichen Sternen auf, bei denen wenigstens eine der Komponenten eine magnetische Aktivität aufzeigt. Derartige Vorgänge würden zwangsläufig auch zu Veränderungen in der scheinbaren Helligkeit des Doppelsterns führen.

Allerdings müssen jetzt weitere Beobachtungen zeigen, ob das hier beschriebene Szenario auch bei anderen Post-Common-Envelope-Doppelsternen, welche Abweichungen in den Helligkeitsperioden aufweisen, zutreffen könnte. Viele dieser Sterne sind anscheinend nicht ausreichend magnetisch aktiv, um die dort beobachteten Helligkeitsschwankungen ausschließlich mit einer durch Konvektion bedingten Abplattung zu erklären.

„Eine Untersuchung wie diese war seit Jahren notwendig, konnte aber erst mit dem Aufkommen solch leistungsstarker neuer Instrumente wie SPHERE ermöglicht werden. So funktioniert Wissenschaft: Beobachtungen mit neuer Technologie können frühere Ideen entweder bestätigen oder widerlegen, wie es hier der Fall war. Für dieses tolle Instrument ist dies ein großartiger Start ins Beobachtungsleben“, so die Zusammenfassung von Adam Hardy.

Die hier kurz vorgestellten Forschungsergebnisse von Adam Hardy et al. wurden am 18. Februar 2015 unter dem Titel „The First Science Results from SPHERE: Disproving the Predicted Brown Dwarf around V471 Tau“ in der Fachzeitschrift „Astrophysical Journal Letters“ publiziert. Hierbei handelt es sich um die erste Veröffentlichung, welche auf den Beobachtungen mit dem neuen SPHERE-Instrument des Very Large Telescope der ESO basiert.

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• Doppelsterne
• Braune Zwerge

Fachartikel von A. Hardy et al.:

• The First Science Results from SPHERE: Disproving the Predicted Brown Dwarf around V471 Tau (Volltext, engl.)

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Ein Beitrag von Stefan Heykes. Quelle: ESO.

Bislang wurden bereits einige Objekte entdeckt, die die Größe von Planeten haben, aber ohne Mutterstern in unserer Galaxie unterwegs sind. Es ist jedoch sehr schwierig festzustellen, ob sie auch nur die Masse von Planeten haben oder eher erkaltete Braune Zwerge sind. Braune Zwerge sind Objekte an der Grenze zur Entstehung von Sternen. Sie können keinen Wasserstoff fusionieren, aber durch andere Fusionsreaktionen für begrenzte Zeit aus eigener Kraft leuchten. Anschließend erkalten sie und ziehen sich auf etwa die Größe des Jupiter zusammen.

Von diesen Kandidaten für freie Planeten (oder auch Planemo genannt – Planetary Mass Object, also Objekt mit planetenähnlicher Masse) ist keiner so nah wie der jetzt entdeckte mit der Katalogbezeichnung CFBDSIR2149. Anhand seiner Bewegungsrichtung ist es wahrscheinlich, dass er zum jungen AB Doradus-Bewegungshaufen gehört. Dabei handelt es sich um eine Ansammlung von Sternen mit einem Alter von 50 bis 120 Millionen Jahren, die sich in etwa gleich bewegen. Wenn diese Vermutung zutrifft, besitzt CFBDSIR2149 eine Masse, die der vier- bis siebenfachen des Jupiters entspricht. Außerdem liegt dann eine Effektivtemperatur von rund 430°C vor. Es besteht allerdings auch eine geringe Wahrscheinlichkeit, dass die Ähnlichkeit rein zufällig ist. Ohne Wissen über das Alter dieses Objektes lassen sich Aussagen über die Masse nicht treffen, diese wäre dann also wieder vollkommen offen.

Entdeckt wurde CFBDSIR2149 bei einer Erweiterung der Canada-France Brown Dwarfs Survey. Dies ist ein Durchmusterungsprojekt zur Suche nach kühlen Braunen Zwergen. Beobachtet wurde sowohl mit der WIRCam des Canada France Hawaii Teleskope als auch mit dem SOFI-Instrument des New Technology Telescope in La Silla/Chile. Zur Untersuchung der Atmosphäre wurde abschließend der Spektrograf X-SHOOTER am VLT auf dem Paranal in Chile verwendet.

Die Untersuchungen, die an diesem nahen Objekt durchgeführt werden, sind ein kleiner Vorgeschmack darauf, was die nächste Instrumentengeneration bei vergleichbar großen Exoplaneten erreichen kann. Derzeit hat man dabei noch das Problem, dass Exoplaneten von ihren Muttersternen überstrahlt werden. In Zukunft will man mit besseren Instrumenten den geringen Abstand zwischen Stern und Planet auflösen können. In Kürze wird zu diesem Zweck das SPHERE-Instrument am VLT installiert werden. Bis dahin wird die Untersuchung von CFBDSIR2149 auch ermöglichen, bereits die Physik vergleichbarer Gasplaneten zu untersuchen.

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• Planemo bzw. Objekte planetarer Masse

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