In der schmalen, staubigen Scheibe, die einen nahe gelegenen Stern namens Fomalhaut umgibt, kann es zu hektischen Aktivitäten kommen. Aber um die Menge an Staub und Trümmern zu erzeugen, die um Fomalhaut herum zu sehen sind, müsste es jeden Tag zu Kollisionen kommen, die Tausende eisiger Kometen zerstören.
"Ich war wirklich überrascht", sagte Bram Acke, der ein Team für die Herschel-Beobachtungen leitete. "Für mich war das eine extrem große Zahl."
Fomalhaut ist ein junger Stern, nur wenige hundert Millionen Jahre alt, etwa 25,1 Lichtjahre entfernt und doppelt so massereich wie die Sonne. Es ist der hellste Stern im Sternbild Piscis Austrinus und einer der hellsten Sterne in unserem Himmel, der im Herbst und in den frühen Winterabenden am südlichen Himmel der nördlichen Hemisphäre sichtbar ist.
Der toroidale Staubgürtel von Fomalhaut wurde in den 1980er Jahren vom IRAS-Satelliten entdeckt. Es wurde mehrmals vom Hubble-Weltraumteleskop betrachtet, aber Herschels neue Bilder des Gürtels zeigen es bei Wellenlängen im fernen Infrarot viel detaillierter als je zuvor.
Es wird angenommen, dass die engen und asymmetrischen Eigenschaften der Scheibe auf die Schwerkraft eines möglichen Planeten in der Umlaufbahn um den Stern zurückzuführen sind, aber die Existenz des Planeten wird noch untersucht.
Acke von der Universität Leuven in Belgien und seine Teamkollegen analysierten die Herschel-Beobachtungen und stellten fest, dass die Staubtemperaturen im Gürtel zwischen –230 und –170 ° C liegen und dass Fomalhaut etwas außermittig und näher am Süden liegt Seite des Gürtels, die Südseite ist wärmer und heller als die Nordseite.
Diese Beobachtungen sammelten Sternenlicht, das von den Körnern im Gürtel gestreut wurde, und zeigten, dass es bei Hubbles sichtbaren Wellenlängen sehr schwach ist, was darauf hindeutet, dass die Staubpartikel relativ groß sind. Dies scheint jedoch mit der von Herschel im fernen Infrarot gemessenen Temperatur des Gürtels unvereinbar zu sein.
Während Beobachtungen mit Hubble darauf hinwiesen, dass die Körner in der Staubscheibe relativ groß wären, zeigen die Herschel-Daten, dass der Staub im Band die thermischen Eigenschaften kleiner fester Partikel mit einer Größe von nur wenigen Millionstel Metern Durchmesser aufweist. HST-Beobachtungen deuteten darauf hin, dass feste Körner mehr als zehnmal größer waren.
Um das Paradoxon zu lösen, schlagen Acke und Kollegen vor, dass die Staubkörner große, flauschige Aggregate sein müssen, ähnlich den Staubpartikeln, die von Kometen in unserem eigenen Sonnensystem freigesetzt werden. Diese hätten sowohl die richtigen thermischen als auch die streuenden Eigenschaften.
Dies führt jedoch zu einem anderen Problem.
Das helle Sternenlicht von Fomalhaut sollte sehr schnell kleine Staubpartikel aus dem Gürtel blasen, doch solche Körner scheinen dort reichlich vorhanden zu sein.
Die einzige Möglichkeit, den Widerspruch zu erklären, besteht darin, den Gürtel durch kontinuierliche Kollisionen zwischen größeren Objekten in der Umlaufbahn um Fomalhaut wieder zu versorgen und neuen Staub zu erzeugen.
Dies ist nicht das erste Mal, dass Hinweise auf Kometenkollisionen um einen anderen Stern herum gesehen wurden. Letztes Jahr entdeckten Astronomen, die das Spitzer-Weltraumteleskop verwendeten, Aktivitäten, die einem Ereignis vom Typ „schweres Bombardement“ ähnelten, bei dem eisige Körper aus dem äußeren Sonnensystem möglicherweise felsige Welten näher am Stern treffen.
In Fomalhaut muss die Kollisionsrate jedoch bemerkenswert sein, um den Gürtel zu erhalten: Jeden Tag müssen zwei Kometen mit einer Größe von 10 km oder 2.000 Kometen mit einer Größe von 1 km vollständig in kleine, flauschige Staubpartikel zerkleinert werden.
Um die Kollisionsrate so hoch zu halten, müssen sich Wissenschaftler je nach Größe zwischen 260 Milliarden und 83 Billionen Kometen im Gürtel befinden. Dies ist nicht unergründlich, sagt das Team, da unser eigenes Sonnensystem eine ähnliche Anzahl von Kometen in seiner Oort-Wolke hat, die sich aus Objekten gebildet haben, die von einer Scheibe um die Sonne verstreut waren, als sie noch so jung war wie Fomalhaut.
„Diese wunderschönen Herschel-Bilder haben die entscheidenden Informationen geliefert, die zur Modellierung der Beschaffenheit des Staubgürtels um Fomalhaut erforderlich sind“, sagte Göran Pilbratt, ESA-Herschel-Projektwissenschaftler.
Quelle: ESA
