Jüngere Sterne sind von einer Wolke staubiger Trümmer umgeben, die als zirkumstellare Scheibe bezeichnet wird. Diese Scheibe ist Material, das von der Sternentstehung übrig geblieben ist, und aus diesem Material bilden sich Planeten. Aber Wissenschaftler, die den Hubble verwenden, haben eine enorme Staubstruktur mit einem Durchmesser von etwa 150 Milliarden Meilen untersucht. Diese neu abgebildete Struktur, Exo-Ring genannt, ist viel größer als eine zirkumstellare Scheibe, und die riesige Struktur umhüllt den jungen Stern HR 4796A und seine innere zirkumstellare Scheibe.
Die Entdeckung einer Staubstruktur um einen jungen Stern ist nicht neu, und der Stern in diesem neuen Artikel von Glenn Schneider von der University of Arizona ist wahrscheinlich unser am meisten (und am besten) untersuchtes exoplanetares Trümmersystem. Aber Schneiders Papier scheint zusammen mit der Erfassung dieser neuen enormen Staubstruktur einen Teil des Zusammenspiels zwischen den Körpern im System aufgedeckt zu haben, das zuvor verborgen war.
Schneider verwendete den Space Telescope Imaging Spectrograph (STIS) auf dem Hubble, um das System zu untersuchen. Die innere Festplatte des Systems war bereits bekannt, aber das Studium der größeren Struktur hat mehr Komplexität ergeben.
Der Ursprung dieser riesigen Struktur aus staubigen Trümmern liegt wahrscheinlich in Kollisionen zwischen neu gebildeten Planeten innerhalb des kleineren Innenrings. Der Druck des Sterns HR 4769A nach außen trieb den Staub dann nach außen in den Weltraum. Der Stern ist 23-mal leuchtender als unsere Sonne, daher hat er die notwendige Energie, um den Staub so weit zu schicken.
Eine Pressemitteilung der NASA beschreibt diese riesige Exo-Ring-Struktur als "Donut-förmiges Innenrohr, das von einem LKW angefahren wurde". Es erstreckt sich viel weiter in die eine als in die andere Richtung und sieht auf einer Seite gequetscht aus. Das Papier zeigt einige mögliche Ursachen für diese asymmetrische Erweiterung auf.
Es könnte eine Bugwelle sein, die durch den Wirtsstern verursacht wird, der sich durch das interstellare Medium bewegt. Oder es könnte unter dem Einfluss der Gravitation des binären Begleiters des Sterns (HR 4796B) stehen, eines roten Zwergsterns, der sich 54 Milliarden Meilen vom Primärstern entfernt befindet.
"Die Staubverteilung ist ein verräterisches Zeichen dafür, wie dynamisch interaktiv das innere System mit dem Ring ist" - Glenn Schneider, Universität von Arizona, Tucson.
Die asymmetrische Natur der riesigen Exostruktur weist auf komplexe Wechselwirkungen zwischen allen Sternen und Planeten im System hin. Wir sind es gewohnt, dass der Strahlungsdruck des Wirtssterns das Gas und den Staub in einer zirkumstellaren Scheibe formt, aber diese Studie bietet uns eine neue Komplexität, die berücksichtigt werden muss. Und das Studium dieses Systems kann ein neues Fenster öffnen, wie sich Sonnensysteme im Laufe der Zeit bilden.
„Wir können exoplanetare Trümmersysteme nicht einfach isoliert behandeln. Umwelteinflüsse wie Wechselwirkungen mit dem interstellaren Medium und Kräfte aufgrund von Sternbegleitern können langfristige Auswirkungen auf die Entwicklung solcher Systeme haben. Die groben Asymmetrien des äußeren Staubfeldes zeigen, dass viele Kräfte im Spiel sind (über den Strahlungsdruck des Wirtssterns hinaus), die das Material bewegen. Wir haben solche Effekte in einigen anderen Systemen gesehen, aber hier ist ein Fall, in dem eine Reihe von Dingen gleichzeitig ablaufen “, erklärte Schneider weiter.
Das Papier schlägt vor, dass die Position und Helligkeit kleinerer Ringe innerhalb der größeren Staubstruktur die Massen und Umlaufbahnen von Planeten innerhalb des Systems einschränkt, selbst wenn die Planeten selbst nicht gesehen werden können. Dies erfordert jedoch mehr Arbeit, um die Spezifität zu bestimmen.
Dieses Dokument stellt eine Verfeinerung und Weiterentwicklung der Bildgebungsfunktionen von Hubble dar. Der Autor des Papiers hofft, dass die gleichen Methoden, die in dieser Studie verwendet werden, auf anderen ähnlichen Systemen angewendet werden können, um diese größeren Staubstrukturen besser zu verstehen, wie sie sich bilden und welche Rolle sie spielen.
In der Schlussfolgerung des Papiers heißt es: „Da viele, wenn nicht die meisten technischen Herausforderungen jetzt verstanden und angegangen werden, sollte diese Fähigkeit vor dem Ende der HST-Mission in vollem Umfang genutzt werden, um ein Vermächtnis der robustesten Bilder aufzubauen von exoplanetaren Trümmersystemen mit hoher Priorität als Grundlage für zukünftige Untersuchungen in der exoplanetaren Systemwissenschaft. “
