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    Astronomen sehen Wirbelwind um möglicherweise gerade entstehenden Exoplaneten

    MATISSE-Beobachtungen der asymmetrischen inneren Scheibe um den Stern HD 163296

    21. Januar 2021

    Ein internationales Team von Astronomen unter der Leitung von Forschern aus den Niederlanden und mit Beteiligung von Wissenschaftlern des Bonner Max-Planck-Instituts für Radioastronomie (MPIfR) hat einen Wirbelwind von Staub in einer Umlaufbahn um einen jungen Stern entdeckt. Es wäre möglich, dass sich in diesem Material gerade ein neuer Planet bildet. Dem Wissenschaftlerteam gelang die Entdeckung im Rahmen der speziellen Beobachtungszeit mit einem neuen Instrument, die den Entwicklern und Erbauern als Belohnung für ihre Arbeit zur Verfügung gestellt wird.

    Die Ergebnisse werden in der Fachzeitschrift „Astronomy & Astrophysics“ veröffentlicht.
    Schematischer Anblick des Wirbels um einen möglicherweise gerade entstehenden Exoplaneten um den Stern HD 163296. Der helle gelbliche Bereich oben rechts zeigt ein Gebiet mit warmem Staub und Granulat mit hoher Wahrscheinlichkeit für die Bildung eines neuen Planeten. Bild vergrößern

    Schematischer Anblick des Wirbels um einen möglicherweise gerade entstehenden Exoplaneten um den Stern HD 163296. Der helle gelbliche Bereich oben rechts zeigt ein Gebiet mit warmem Staub und Granulat mit hoher Wahrscheinlichkeit für die Bildung eines neuen Planeten.

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    Ein möglicherweise gerade entstehender extrasolarer Planet bzw. Exoplanet umkreist den Stern HD 163296 auf einer engen Umlaufbahn. HD 163296 ist ein von Astronomen regelmäßig erforschter junger Stern in Richtung des Sternbilds Schütze (Sagittarius) in ca. 330 Lichtjahren Entfernung. Bereits in früheren Untersuchungen haben Forscher Anzeichen für die Entstehung von drei großen Exoplaneten in ausgedehnten Umlaufbahnen um diesen Stern gefunden. Nun könnte eventuell ein vierter Planet wesentlich näher an dem Stern selbst hinzugefügt werden.

    Das Forscherteam unter der Leitung von Jozsef Varga von der Universität Leiden in den Niederlanden untersuchte den Stern in fünf Nächten im März und Juni 2019. Sie richteten ihr Teleskop auf den inneren Teil der Staub- und Partikelscheibe um den Stern. Die Astronomen fanden einen Ring von warmem feinem Staub in einer Entfernung vom Stern, die der Entfernung des innersten Planeten Merkur von der Sonne entspricht. Das auffälligste dabei war, dass ein Teil des Rings viel heller d.h. heißer als der Rest erscheint. Dieser heiße Bereich scheint den Stern in ca. einem Monat zu umkreisen.

    Die Forscher vermuten, dass der heiße Bereich einen Wirbel in der Scheibe um den Stern darstellt, aus dem sich ein neuer Planet bilden könnte. Diese Annahme können sie durch den Vergleich mit numerischen Simulationen unterstützen. Während im Rest der Scheibe Staub und Granulat zusammenklumpen, stellt sich das Material in dem Wirbel als feiner Staub dar. Dieser feine Staub wird in dem heißen Fleck sichtbar.

    Den Astronomen gelang ihre Entdeckung mithilfe des neuen MATISSE-Instruments. Dieses Instrument kombiniert und analysiert das Licht von vier Einzelteleskopen des Very Large Telescopes (VLT) der europäischen Südsternwarte auf dem Cerro Paranal im nördlichen Chile. Durch die Kombination wird ein virtuelles Teleskop mit einem Durchmesser von 200 Metern erreicht. Das MATISSE-Instrument wurde speziell für die Analyse von infraroter Strahlung konzipiert. Diese Strahlung entsteht, wenn ein kosmisches Objekt wie z.B. ein Planet oder eine Staubscheibe Wärme abstrahlt. Das Instrument muss gekühlt werden, um zu verhindern, dass es selbst infrarote Strahlung aussendet.

    „Dieses erste wissenschaftliche Ergebnis markiert den Startpunkt weiterer Forschung für unser Team. Eines der Ziele ist die Untersuchung weiterer Sterne mit Staubscheiben und speziell diejenigen, in denen erdähnliche Planeten entstehen können“, schließt Gerd Weigelt vom MPIfR in Bonn, der eine langjährige Beteiligung bei der Entwicklung von MATISSE als Leiter der Forschergruppe Infrarot-Interferometrie am Institut angeführt hat.

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    Weitere Informationen:

    Design, Finanzierung und Aufbau von MATISSE erfolgten in enger Zusammenarbeit mit der Europäischen Südsternwarte (ESO) im Rahmen eines Konsortiums von Forschungsinstituten aus Frankreich (INSU-CNRS in Paris und OCA in Nizza, dem Institut des PI-Teams), Deutschland (MPIA, MPIfR und Universität Kiel), den Niederlanden (NOVA und Universität Leiden), sowie Österreich (Universität Wien). Das Konkoly-Observatorium (Ungarn) und die Universität zu Köln haben ebenfalls zum Aufbau des Instruments beigetragen.

    Zum Forscherteam gehören Gerd Weigelt, Karl-Heinz Hofmann, Dieter Schertl, Matthias Heiniger, Udo Beckmann, Claus Connot und Eddy Nußbaum, alle Mitarbeiter am Max-Planck-Institut für Radioastronomie.

    Das MATISSE-Instrument am “Very Large Telescope Interferometer” (VLTI) der ESO auf dem Cerro Paranal in Chile während des Einbaus. MATISSE ermöglicht die Abbildung und Spektroskopie kosmischer Objekte bei hoher Auflösung zur Erforschung der Bereiche um junge Sterne, in denen sich Planeten bilden sowie die Gebiete um supermassereiche Schwarze Löcher in den Zentren von Galaxien.
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    Das MATISSE-Instrument am “Very Large Telescope Interferometer” (VLTI) der ESO auf dem Cerro Paranal in Chile während des Einbaus. MATISSE ermöglicht die Abbildung und Spektroskopie kosmischer Objekte bei hoher Auflösung zur Erforschung der Bereiche um junge Sterne, in denen sich Planeten bilden sowie die Gebiete um supermassereiche Schwarze Löcher in den Zentren von Galaxien.

     

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