Das European Southern Observatory (ESO) hat eine beeindruckende Sammlung von Bildern der zirkumstellaren Scheiben veröffentlicht, die junge Sterne umgeben. Die Bilder wurden mit dem Instrument SPHERE (Spectro-Polarimetric High-Contrast Exoplanet REsearch) auf dem Very Large Telescope (VLT) der ESO in Chile aufgenommen. Wir haben uns schon seit einiger Zeit Bilder von zirkumstellaren Scheiben angesehen, aber diese Sammlung zeigt die faszinierende Vielfalt an Formen und Größen, die diese Scheiben annehmen können.
Wir haben ein weithin akzeptiertes Modell der Sternentstehung, das durch zahlreiche Beweise gestützt wird, einschließlich solcher Bilder von der ESO. Das Modell beginnt mit einer Gas- und Staubwolke, die als riesige Molekülwolke bezeichnet wird. In dieser Wolke beginnt eine Tasche aus Gas und Staub zu verschmelzen. Wenn die Schwerkraft dazu führt, dass Material nach innen fällt, wird die Tasche schließlich massiver und übt eine noch stärkere Anziehungskraft aus. Es wird weiterhin mehr Gas und Staub angesaugt.
Das Material, das hineinfällt, gibt der Tasche auch einen Drehimpuls, der eine Rotation verursacht. Sobald sich genügend Material angesammelt hat, entzündet sich die Fusion und ein Stern wird geboren. Zu diesem Zeitpunkt befindet sich ein Protostern in der Wolke, wobei nicht verwendetes Gas und Staub in einem rotierenden Ring um den Protostern verbleiben. Der übrig gebliebene rotierende Ring wird als zirkumstellare Scheibe bezeichnet, aus der sich schließlich Planeten bilden.
Es gibt andere Bilder von zirkumstellaren Scheiben, deren Erfassung jedoch schwierig war. Um eine beliebige Menge an Details auf den Datenträgern abzubilden, muss das Licht des Sterns in der Mitte des Datenträgers ausgeblendet werden. Hier kommt SPHERE ins Spiel.
SPHERE wurde 2014 zum Very Large Telescope der ESO hinzugefügt. Seine Hauptaufgabe besteht darin, Exoplaneten direkt abzubilden, aber es kann auch Bilder von zirkumstellaren Scheiben aufnehmen. Dazu werden zwei Lichtarten getrennt: polarisiert und nicht polarisiert.
Licht, das direkt von einem Stern kommt - in diesen Bildern ein junger Stern, der noch von einer zirkumstellaren Scheibe umgeben ist - ist nicht polarisiert. Sobald dieses Sternenlicht jedoch vom Material in der Scheibe selbst gestreut wird, wird das Licht polarisiert. SPHERE ist, wie der Name schon sagt, in der Lage, die beiden Lichtarten zu trennen und nur das Licht von der Platte zu isolieren. So nimmt das Instrument so faszinierende Bilder der Scheiben auf.
Seit klar wurde, dass Exoplaneten keine Seltenheit sind und dass die meisten Sterne - vielleicht alle Sterne - Planeten umkreisen, ist das Verständnis der Entstehung des Sonnensystems zu einem heißen Thema geworden. Das Problem war, dass wir es nicht wirklich in Echtzeit sehen können. Wir können unser eigenes Sonnensystem und andere vollständig geformte betrachten und erraten, wie sie sich gebildet haben. Aber die Planetenbildung ist in diesen zirkumstellaren Disss verborgen. Das Betrachten dieser Datenträger ist entscheidend, um die Verbindung zwischen den Eigenschaften des Datenträgers selbst und den Planeten zu verstehen, die sich im System bilden.
Die in dieser Sammlung abgebildeten Discs stammen größtenteils aus einer Studie namens DARTTS-S (Discs ARound T Tauri Stars mit SPHERE). T Tauri-Sterne sind junge Sterne, die jünger als 10 Millionen Jahre sind. In diesem Alter sind Planeten noch dabei, sich zu formen. Die Sterne sind 230 bis 550 Lichtjahre von der Erde entfernt. In astronomischer Hinsicht ist das ziemlich nah. Aber das blendend helle Licht der Sterne macht es immer noch sehr schwierig, das schwache Licht der Scheiben einzufangen.
Eines der Bilder ist kein T-Tauri-Stern und stammt nicht aus der DARTTS-S-Studie. Die Scheibe um den Stern GSC 07396-00759 im obigen Bild stammt tatsächlich aus der SHINE-Umfrage (SpHere INfrared Survey for Exoplanets), obwohl die Bilder selbst mit SPHERE aufgenommen wurden. GSC 07396-00759 ist ein roter Stern, der Teil eines Mehrsternsystems ist, das Teil der DARTTS-S-Studie war. Das Rätselhafte ist, dass der rote Stern im selben System wie der T TAURI-Stern ist, aber der Ring um den roten Stern ist viel weiter entwickelt. Warum sich die beiden Scheiben um zwei Sterne im gleichen Alter in Bezug auf Zeitskala und Entwicklung so stark voneinander unterscheiden, ist ein Rätsel und einer der Gründe, warum Astronomen diese Scheiben viel genauer untersuchen möchten.
Wir können unser eigenes Sonnensystem untersuchen und die Positionen und Eigenschaften der Planeten sowie des Asteroidengürtels und des Kuipergürtels untersuchen. Daraus können wir erraten, wie sich alles gebildet hat, aber unsere einzige Chance zu verstehen, wie alles zusammengekommen ist, besteht darin, andere jüngere Sonnensysteme zu betrachten, wie sie sich bilden.
Das SPHERE-Instrument und andere zukünftige Instrumente wie das James Webb-Weltraumteleskop ermöglichen es uns, in die zirkumstellaren Scheiben um andere Sterne zu schauen und die Details der Planetenbildung herauszuarbeiten. Diese neuen Bilder von SPHERE sind ein verlockender Vorgeschmack auf die Details und die Vielfalt, die wir erwarten können.
