In einem großen Durchbruch haben Astrophysiker Bilder des Exoplanetengürtels aufgenommen, der 74 nahegelegene Sterne umgibt. Mit den ALMA- und SMA-Teleskopen identifizierten sie millimetergroße Kieselsteine in diesen Gürteln und ermöglichten einen beispiellosen Einblick in deren Struktur und Entwicklung. Die Ergebnisse legen nahe, dass Exokometen und ihre Gürtel eine entscheidende Rolle bei der Entstehung von Planetensystemen spielen und Hinweise auf verborgene Planeten liefern.
Astrophysiker am Trinity College Dublin haben das erste massive Bild des Exoplanetengürtels um nahegelegene Sterne und der darin befindlichen winzigen Kieselsteine aufgenommen. Diese hochauflösenden Bilder zeigen das Licht von millimetergroßen Kieselsteinen, die 74 nahegelegene Sterne umkreisen. Die Sterne in der Studie repräsentieren ein breites Altersspektrum, von jungen Systemen, die sich noch bilden, bis hin zu reiferen Systemen, die unserem eigenen Sonnensystem ähneln.
Die Studie mit dem Namen REASONS (REsolved ALMA and SMA Observations of Nearby Stars) ist ein wichtiger Durchbruch beim Verständnis des äußeren Planetengürtels. Detaillierte Bilder und Analysen liefern wichtige Informationen zum Verständnis der Standorte dieser Kieselsteine und der Exoplaneten, aus denen sie entstanden sind. Sie zeigen, dass sie ihre Wirtssterne typischerweise in Entfernungen von mehreren zehn bis hundert astronomischen Einheiten (AE) umkreisen, wobei 1 AE der Abstand zwischen Erde und Sonne ist.
Diese Regionen sind so kalt (-250 bis -150 Grad Celsius), dass die meisten Verbindungen, einschließlich Wasser, auf diesen Exoplaneten zu Eis gefrieren. Was Astrophysiker also beobachten, ist die Position des Eishauses des Planetensystems. REASONS ist das erste Programm, das die Struktur dieser Eisgürtel für eine große Stichprobe von 74 exoplanetaren Systemen aufdeckt.
Das Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) ist eine Anordnung von 66 Radioteleskopen in der Atacama-Wüste im Norden Chiles, und das Submillimeter Array (SMA) ist eine ähnliche Anordnung aus acht Elementen auf Hawaii. Beide beobachten elektromagnetische Strahlung im Millimeter- und Submillimeter-Wellenlängenbereich. Diese Studie nutzte beide Wellenlängen, um Bilder zu erstellen, die mehr Informationen über Exoplanetenpopulationen als je zuvor liefern.
„Exoplaneten sind Gesteins- und Eisbrocken mit einer Größe von mindestens einem Kilometer, die in diesen Sterngürteln zusammenstoßen und die Kieselsteine bilden, die wir mit den ALMA- und SMA-Teleskoparrays beobachten“, sagte Luca Matrà, außerordentlicher Professor am Fachbereich Physik am Trinity College und leitender Autor des Forschungsartikels. „Mindestens 20 % der Planetensysteme, einschließlich unseres eigenen Sonnensystems, haben Exoplanetengürtel. Der Forschungsartikel wurde gerade in der international renommierten Fachzeitschrift Astronomy and Astrophysics veröffentlicht.“
Dr. Sebastián Marino, Co-Autor der Studie und Royal Society Fellow an der University of Exeter, fügte hinzu: „Diese Bilder zeigen eine bemerkenswerte Vielfalt an Gürtelstrukturen. Einige sind schmale Ringe, typisch für Bilder von ‚Gürteln‘ wie dem Edgeworth-Kuiper-Gürtel unseres Sonnensystems. Aber viele weitere sind breit und könnten besser als ‚Scheibe‘ statt als Ring beschrieben werden.“
Einige Systeme haben mehrere Ringe/Scheiben, von denen einige exzentrisch sind, was ein Beweis für die Existenz noch unentdeckter Planeten ist, deren Schwerkraft die Verteilung der Kieselsteine in diesen Systemen beeinflusst.
Professor Matrà erklärt: „Die Kraft großer Studien wie REASONS besteht darin, Eigenschaften und Trends in der gesamten Bevölkerung aufzudecken. Sie bestätigen beispielsweise, dass die Anzahl der Kieselsteine in älteren Planetensystemen abnimmt, wenn größere Exoplaneten zusammenstoßen, zeigen aber zum ersten Mal, dass die Reduzierung der Kieselsteine schneller erfolgt, wenn der Gürtel näher am Zentralstern liegt. Die Studie zeigt auch indirekt über die vertikale Dicke des Gürtels, dass es in diesen Gürteln möglicherweise nicht beobachtbare Objekte mit einer Größe von bis zu 140 Kilometern gibt.“ so klein wie die Größe des Mondes.
Dr. David Wilner, leitender Astrophysiker am Center for Astrophysics der Harvard University, betonte: „Arrays wie ALMA und SMA, die in dieser Arbeit verwendet werden, sind außergewöhnliche Werkzeuge, die uns weiterhin unglaubliche neue Einblicke in das Universum und seine Funktionsweise liefern. Die REASONS-Umfrage erfordert eine große Gruppenarbeit und hat einen atemberaubenden historischen Wert, der mehrere potenzielle Wege für zukünftige Forschung bietet. Beispielsweise werden die Gürtel- und Planetensystemeigenschaften des REASONS-Datensatzes dabei helfen, die Entstehung und Entwicklung von zu untersuchen.“ dieser Gürtel sowie nachfolgende Beobachtungen im Wellenlängenbereich von JWST bis zum Next Generation Extremely Large Telescope und ALMAs bevorstehendem ARKS-Großprogramm, das die Details dieser Gürtel weiter vergrößern wird.“
Zusammengestellt von /ScitechDaily