Astronomen, die das 8-Meter-Teleskop Gemini South in Chile verwenden, haben in der staubigen Scheibe um den nahe gelegenen Stern Beta Pictoris neue Details beobachtet, die zeigen, dass dort in den letzten Jahrzehnten möglicherweise eine große Kollision zwischen Körpern von Planetengröße aufgetreten ist.
Die Beobachtungen im mittleren Infrarot liefern den bisher besten Beweis für das Auftreten energetischer Begegnungen zwischen Planetesimalen während des Prozesses der Planetenbildung.
"Es ist, als würden wir auf etwa 5 Milliarden Jahre zurückblicken und beobachten, wie sich unser eigenes Sonnensystem zu dem entwickelt, was wir heute sehen", sagte Dr. Charles Telesco von der University of Florida, der das Team leitete. „Unsere Forschung ist ein bisschen wie ein Detektiv, der nach Fingerabdrücken staubt, um einen Tatort herauszufinden. Nur in diesem Fall verwenden wir den Staub als Indikator, um zu zeigen, was in der Wolke passiert ist. Die Eigenschaften des Staubes zeigen nicht nur, dass dies eine große Kollision war, sondern dass dies wahrscheinlich vor kurzem sowohl in astronomischen als auch in menschlichen Zeiträumen geschehen ist. “
Die Daten des Teams zeigten eine signifikant höhere Konzentration kleiner Staubkörner in einer Region der Trümmerscheibe, die Beta Pictoris in früheren Beobachtungen ein schiefes Aussehen verlieh. Laut Teammitglied Dr. Scott Fisher vom Gemini Observatory sind es die einzigartigen Eigenschaften dieses Feinstaubs, die Spekulationen über den Zeitpunkt dieser Kollision ermöglichen. „Viele von uns erinnern sich daran, wie sie in der Schule Kreidestaub aus Radiergummis geschlagen haben? er sagte. Nachdem Sie ein paar Mal geniest haben, öffnen Sie ein Fenster und der feine Staub weht weg. In Beta Pictoris wird die Strahlung des Sterns die durch die Kollision entstehenden feinen Partikel ziemlich schnell wegblasen. Die Tatsache, dass wir sie in unseren Beobachtungen immer noch sehen, bedeutet, dass die Kollision wahrscheinlich in den letzten 100 Jahren oder so stattgefunden hat. Fast sicher waren meine Großeltern am Leben, als diese Kollision auftrat.
Computermodelle, die an der Universität von Florida von den Teammitgliedern Dr. Stanley Dermott, Dr. Tom Kehoe und Dr. Mark Wyatt (vom Royal Observatory, Edinburgh, UK) erstellt wurden, zeigen, dass die Zeitskalen für die Entfernung dieses Feinstaubs in Beta Pictoris eingehalten werden die Größenordnung von Jahrzehnten. "Dieser Prozess entfernt die kleineren Staubpartikel sehr schnell und hinterlässt die größeren Ablagerungen", sagte Dermott. "Die größeren Partikel werden sich schließlich in der Wolke verteilen, wenn sie um den Zentralstern kreisen, und der helle Klumpen, den wir jetzt sehen, wird sich im Wesentlichen in der Scheibe auflösen."
Es wird angenommen, dass Materialscheiben, die Sterne wie Beta Pictoris umgeben, Objekte aller Größen enthalten, von kleinen Staubkörnern, die dem Haushaltsstaub ähnlich sind, bis zu großen Planetesimalen oder sich entwickelnden Planeten. Während all diese Objekte um den Stern kreisen, so wie die Erde die Sonne umkreist, kollidieren sie gelegentlich. Die größte dieser katastrophalen Begegnungen hinterlässt Trümmerwolken aus feinem Staub, die bei Infrarotwellenlängen beobachtet werden können. Durch die Erfassung hochauflösender Bilder aus einem weiten Bereich des thermischen Infrarotbereichs des Spektrums konnte das Forscherteam aus den USA, Großbritannien und Chile eine solche Wolke auf der größeren Beta Pictoris-Festplatte untersuchen und die Bilder analysieren, um die zu bestimmen räumliche Verteilung und Schätzung der Größe der Trümmerpartikel nach der Kollision.
Eine ähnliche Kollision könnte vor einigen Milliarden Jahren unseren eigenen Mond geschaffen haben, als ein marsgroßer Körper mit dem kollidierte, was später zur Erde werden würde. Während sich der Mond selbst aus großen Steinen und Trümmern bildete, die durch die Kollision entstanden waren, wurden die kleinen Staubpartikel durch den Strahlungsdruck der jungen Sonne weggeblasen. Im Beta-Pictoris-System bläst die Strahlung des Zentralsterns mit etwa der 15-fachen Intensität der Sonne und entfernt kleine Körner noch schneller.
Da die Beta Pictoris-Festplatte direkt an uns ausgerichtet ist, ist die beobachtete Asymmetrie als heller "Klumpen" sichtbar. in der zigarrenförmigen Materialwolke, die den Zentralstern umkreist. Die Zwillingsbilder enthüllen auch neue Strukturen auf der Scheibe, die möglicherweise zeigen, wo sich Planeten im System bilden. Das Team untersucht diese Merkmale noch immer und weitere Beobachtungen sind mit dem neu versilberten 8-Meter-Spiegel von Gemini South geplant. Diese Silberbeschichtung (jetzt auf beiden Gemini-Teleskopen) macht die Zwillingsteleskope zu den leistungsstärksten Einrichtungen der Erde für diese Art der Infrarotforschung.
Beta Pictoris war eine der ersten „zirkumstellaren“ Scheiben, die von Astronomen entdeckt wurden. Es wurde 1983 in IRAS-Daten (Infrared Astronomy Satellite) von einem Team unter der Leitung von Dr. Fred Gillett (ehemals Gemini's Lead Scientist) entdeckt und dann von Dr. Bradley Smith und Dr. Richard Terrile abgebildet. Seine einseitige Natur war schon damals offensichtlich, aber bis vor kurzem lieferten Beobachtungen unzureichende Daten bei ausreichend hohen Auflösungen, um die klumpige Natur dieser Asymmetrie zu zeigen und die relative Partikelverteilung in der Wolke abzuschätzen.
Die Gemini-Daten wurden mit dem Gemini Thermal-Region Camera Spectrograph (T-ReCS) am Gemini South Telescope auf Cerro Pachin in Chile erhalten.
Das internationale Team veröffentlichte seine Ergebnisse und Schlussfolgerungen in der Ausgabe der Zeitschrift Nature vom 13. Januar und in San Diego, Kalifornien, auf der 205. Sitzung der American Astronomical Society.
Originalquelle: Gemini-Pressemitteilung
