Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Die tiefgekühlte fliegende Untertasse

03.02.2016

ALMA findet unerwartet kalte Staubkörner in planetenbildender Scheibe

Mit den ALMA- und IRAM-Radioteleskopen konnte ein Astronomenteam mit Beteiligung vom Max-Planck-Institut für Astornomie in Heidelberg erstmals die Temperatur großer Staubkörner in den Außenbereichen einer Scheibe um einen jungen Stern messen, in der Planeten entstehen.


Die protoplanetare Scheibe mit dem Spitznamen „Fliegende Untertasse“ um 2MASS J16281370-2431391.

Bild: Digitized Sky Survey 2/NASA/ESA

Mit einer neuen Technik für die Beobachtungen des Objektes mit dem Spitznamen „Die fliegende Untertasse“ fanden sie heraus, dass die Körner deutlich kälter sind als erwartet: –266 Grad Celsius. Dieses überraschende Ergebnis legt nahe, dass Modelle, die solche Scheiben beschreiben sollen, vermutlich überarbeitet werden müssen.

Das internationale Team unter der Leitung von Stephane Guilloteau am Laboratoire d'Astrophysique de Bordeaux in Frankreich maß die Temperatur großer Staubkörner um den jungen Stern 2MASS J16281370-2431391 in der beeindruckenden Rho Ophiuchi-Sternentstehungsregion, die etwa 400 Lichtjahre von der Erde entfernt ist.

Der Stern ist umgeben von einer Scheibe aus Gas und Staub – solche Scheibe werden als protoplanetare Scheiben bezeichnet, da sie eine frühe Phase in der Entstehung von Planetensystemen darstellen. Diese außergewöhnliche Scheibe ist fast vollständig von der Seite zu sehen, weshalb ihre Erscheinung auf Bildern im sichtbaren Licht dazu geführt hat, dass sie den Spitznamen Fliegende Untertasse bekommen hat.

Die Astronomen beobachteten mit ALMA das Leuchten, dass von Kohlenstoffmonoxid-Molekülen in der Scheibe von 2MASS J16281370-2431391stammt. Sie schafften es, sehr scharfe Bilder zu erstellen und fanden etwas Seltsames – in manchen Fällen beobachteten sie ein "negatives" Signal! Eigentlich ist soetwas physikalisch unmöglich, aber in diesem Fall gibt es eine einfache Erklärung, die zu einer überraschenden Schlussfolgerung führt.

Stephane Guilloteau, der Erstautor des Fachartikels, in dem die Ergebnisse beschireben werden, erläutert die Zusammenhänge: „Diese Scheibe sehen wir nicht vor dem Hintergrund eines schwarzen und leeren Nachthimmels. Stattdessen sind ihre Umrisse vor dem leuchtenden Rho-Ophiuchi-Nebel zu sehen. Dieses diffuse Leuchten ist räumlich zu weit ausgedehnt, um vom ALMA erfasst zu werden, aber die Scheibe absorbiert es. Das daraus resultierende negative Signal bedeutet, dass Teile der Scheibe kälter als der Hintergrund sind. Die Erde befindet sich buchstäblich im Schatten der fliegenden Untertasse!“

Das Team kombinierte die ALMA-Messungen der Scheibe mit Beobachtungen des Hintergrundleuchtens, die mit dem 30-Meter-IRAM-Teleskop in Spanien durchgeführt wurden [1]. Sie berechneten für die Staubkörner in der Scheibe eine Temperatur von gerade einmal –266 Grad Celsius (nur 7 Grad über dem absoluten Nullpunkt oder 7 Kelvin) in einer Entfernung von etwa 15 Milliarden Kilometer vom Zentralstern [2]. Dabei handelt es sich um die erste direkte Messung der Temperatur großer Staubkörner (mit einer Größe von etwa einem Millimeter) in solchen Objekten.

Diese Temperatur ist deutlich niedriger als die –258 bis –253 Grad Celsius (15 bis 20 Kelvin), die von den meisten derzeitigen Modellen vorhergesagt wird. Um die Diskrepanz zu erklären, müssen die großen Staubkörner andere Eigenschaften besitzen als gegenwärtig angenommen, damit sie in der Lage sind, auf solch niedrige Temperaturen heruntergekühlt zu werden.

„Um die Bedeutung der Entdeckung für die Struktur solcher Scheiben zu verstehen, müssen wir herausfinden, welche plausiblen Staubeigenschaften dazu führen, dass solch niedrige Temperaturen erreicht werden. Wir haben einige Ideen – zum Beispiel, dass die Temperatur von der Größe der Körner abhängen könnte, wobei größere Körner kälter sind als kleinere. Aber es ist noch zu früh, um das genau zu wissen“, fügt Koautor Emmanuel di Folco vom Laboratoire d'Astrophysique de Bordeaux hinzu.

Wenn sich herausstellt, dass niedrige Temperaturen der Körner eine normale Eigenschaft protoplanetarer Scheiben darstellen, könnte das viele Auswirkungen auf unser Verständnis darüber haben, wie sie entstehen und sich entwickeln.

Zum Beispiel würden unterschiedliche Staubeigenschaften einen Einfluss darauf haben, was passiert, wenn diese Teilchen kollidieren und somit auch darauf, inwiefern aus ihnen Planeten entstehen können. Ob die erforderliche Änderung der Staubeigenschaften diesbezüglich bedeutsam ist oder nicht, kann noch nicht abgeschätzt werden.

Niedrigere Staubtemperaturen können auch einen großen Einfluss auf die kleineren staubhaltigen Scheiben haben, deren Existenz bekannt ist. Wenn diese Scheiben weitestgehend aus größeren, aber kälteren Körnern bestehen, als bisher angenommen, würde das bedeuten, dass diese dichten Scheiben beliebig massereich sein können, sodass Riesenplaneten vergleichsweiße nah am Zentralstern entstehen könnten.

Zwar sind noch weitere Beobachtungen notwendig, aber es scheint, dass der kältere Staub, der von ALMA entdeckt wurde, einen großen Einfluss auf das Verständnis von protoplanetaren Scheiben hat.

Endnoten

[1] Die IRAM-Messungen waren notwendig, da ALMA selbst nicht empfindlich genug für das räumlich breite Signal aus dem Hintergrund war.

[2] Dies entspricht einhundert Mal der Entfernung zwischen Erde und Sonne. In dieser Region befindet sich heute im Sonnensystem der Kuiper-Gürtel.

Weitere Informationen

Die hier präsentierten Forschungsergebnisse von S. Guilloteau et al. sind unter dem Titel „The shadow of the Flying Saucer: A very low temperature for large dust grains” in der Fachzeitschrift Astronomy & Astrophysics Letters erschienen.

Die beteiligten Wissenschaftler sind S. Guilloteau (University of Bordeaux/CNRS, Floirac, Frankreich), V. Piétu (IRAM, Saint Martin d’Hères, Frankreich), E. Chapillon (University of Bordeaux/CNRS; IRAM), E. Di Folco (University of Bordeaux/CNRS), A. Dutrey (University of Bordeaux/CNRS), T.Henning (Max-Planck-Institut für Astronomie, Heidelberg, [MPIA]), D.Semenov (MPIA), T.Birnstiel (MPIA) and N. Grosso (Observatoire Astronomique de Strasbourg, Frankreich).

Das Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) ist eine internationale astronomische Einrichtung, die gemeinsam von Europa, Nordamerika und Ostasien in Zusammenarbeit mit der Republik Chile getragen wird. Von europäischer Seite aus wird ALMA über die Europäische Südsternwarte (ESO) finanziert, in Nordamerika von der National Science Foundation (NSF) der USA in Zusammenarbeit mit dem kanadischen National Research Council (NRC) und dem taiwanesischen National Science Council (NSC), und in Ostasien von den japanischen National Institutes of Natural Sciences (NINS) in Kooperation mit der Academia Sinica (AS) in Taiwan. Bei Entwicklung, Aufbau und Betrieb ist die ESO federführend für den europäischen Beitrag, das National Radio Astronomy Observatory (NRAO), das seinerseits von Associated Universities, Inc. (AUI) betrieben wird, für den nordamerikanischen Beitrag und das National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ) für den ostasiatischen Beitrag. Dem Joint ALMA Observatory (JAO) obliegt die übergreifende Projektleitung für den Aufbau, die Inbetriebnahme und den Beobachtungsbetrieb von ALMA.

Das Institut de Radio Astronomie Millimétrique (IRAM) wird durch INSU/CNRS (Frankreich), die MPG (Deutschland) und IGN (Spanien) unterstützt.

Die Europäische Südsternwarte (engl. European Southern Observatory, kurz ESO) ist die führende europäische Organisation für astronomische Forschung und das wissenschaftlich produktivste Observatorium der Welt. Getragen wird die Organisation durch 16 Länder: Belgien, Brasilien, Dänemark, Deutschland, Finnland, Frankreich, Großbritannien, Italien, die Niederlande, Österreich, Polen, Portugal, Spanien, Schweden, die Schweiz und die Tschechische Republik. Die ESO ermöglicht astronomische Spitzenforschung, indem sie leistungsfähige bodengebundene Teleskope entwirft, konstruiert und betreibt. Auch bei der Förderung internationaler Zusammenarbeit auf dem Gebiet der Astronomie spielt die Organisation eine maßgebliche Rolle. Die ESO verfügt über drei weltweit einzigartige Beobachtungsstandorte in Chile: La Silla, Paranal und Chajnantor. Auf dem Paranal betreibt die ESO mit dem Very Large Telescope (VLT) das weltweit leistungsfähigste Observatorium für Beobachtungen im Bereich des sichtbaren Lichts und zwei Teleskope für Himmelsdurchmusterungen: VISTA, das größte Durchmusterungsteleskop der Welt, arbeitet im Infraroten, während das VLT Survey Telescope (VST) für Himmelsdurchmusterungen ausschließlich im sichtbaren Licht konzipiert ist. Die ESO ist einer der Hauptpartner bei ALMA, dem größten astronomischen Projekt überhaupt. Auf dem Cerro Armazones unweit des Paranal errichtet die ESO zur Zeit das European Extremely Large Telescope (E-ELT) mit 39 Metern Durchmesser, das einmal das größte optische Teleskop der Welt werden wird.

Die Übersetzungen von englischsprachigen ESO-Pressemitteilungen sind ein Service des ESO Science Outreach Network (ESON), eines internationalen Netzwerks für astronomische Öffentlichkeitsarbeit, in dem Wissenschaftler und Wissenschaftskommunikatoren aus allen ESO-Mitgliedsländern (und einigen weiteren Staaten) vertreten sind. Deutscher Knoten des Netzwerks ist das Haus der Astronomie in Heidelberg.

Links

Kontaktinformationen

Carolin Liefke
ESO Science Outreach Network - Haus der Astronomie
Heidelberg, Deutschland
Tel: 06221 528 226
E-Mail: eson-germany@eso.org

Stephane Guilloteau
Laboratoire d'Astrophysique de Bordeaux
Floirac, France
E-Mail: stephane.guilloteau@u-bordeaux.fr

Emmanuel di Folco
Laboratoire d'Astrophysique de Bordeaux
Floirac, France
E-Mail: emmanuel.di-folco@u-bordeaux.fr

Vincent Pietu
IRAM
Grenoble, France
E-Mail: pietu@iram.fr

Richard Hook
ESO Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Tel: +49 89 3200 6655
Mobil: +49 151 1537 3591
E-Mail: rhook@eso.org

Connect with ESO on social media

Dies ist eine Übersetzung der ESO-Pressemitteilung eso1604.

Dr. Carolin Liefke | ESO-Media-Newsletter

Weitere Berichte zu: ALMA CNRS ESO Haus der Astronomie IRAM Observatory Staubkörner

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Freie Elektronen in Sonnen-Protuberanzen untersucht
25.07.2017 | Georg-August-Universität Göttingen

nachricht Magnetische Quantenobjekte im "Nano-Eierkarton": PhysikerInnen bauen künstliche Fallen für Fluxonen
25.07.2017 | Universität Wien

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Navigationssystem der Hirnzellen entschlüsselt

Das menschliche Gehirn besteht aus etwa hundert Milliarden Nervenzellen. Informationen zwischen ihnen werden über ein komplexes Netzwerk aus Nervenfasern übermittelt. Verdrahtet werden die meisten dieser Verbindungen vor der Geburt nach einem genetischen Bauplan, also ohne dass äußere Einflüsse eine Rolle spielen. Mehr darüber, wie das Navigationssystem funktioniert, das die Axone beim Wachstum leitet, haben jetzt Forscher des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) herausgefunden. Das berichten sie im Fachmagazin eLife.

Die Gesamtlänge des Nervenfasernetzes im Gehirn beträgt etwa 500.000 Kilometer, mehr als die Entfernung zwischen Erde und Mond. Damit es beim Verdrahten der...

Im Focus: Kohlenstoff-Nanoröhrchen verwandeln Strom in leuchtende Quasiteilchen

Starke Licht-Materie-Kopplung in diesen halbleitenden Röhrchen könnte zu elektrisch gepumpten Lasern führen

Auch durch Anregung mit Strom ist die Erzeugung von leuchtenden Quasiteilchen aus Licht und Materie in halbleitenden Kohlenstoff-Nanoröhrchen möglich....

Im Focus: Carbon Nanotubes Turn Electrical Current into Light-emitting Quasi-particles

Strong light-matter coupling in these semiconducting tubes may hold the key to electrically pumped lasers

Light-matter quasi-particles can be generated electrically in semiconducting carbon nanotubes. Material scientists and physicists from Heidelberg University...

Im Focus: Breitbandlichtquellen mit flüssigem Kern

Jenaer Forschern ist es gelungen breitbandiges Laserlicht im mittleren Infrarotbereich mit Hilfe von flüssigkeitsgefüllten optischen Fasern zu erzeugen. Mit den Fasern lieferten sie zudem experimentelle Beweise für eine neue Dynamik von Solitonen – zeitlich und spektral stabile Lichtwellen – die aufgrund der besonderen Eigenschaften des Flüssigkerns entsteht. Die Ergebnisse der Arbeiten publizierte das Jenaer Wissenschaftler-Team vom Leibniz-Instituts für Photonische Technologien (Leibniz-IPHT), dem Fraunhofer-Insitut für Angewandte Optik und Feinmechanik, der Friedrich-Schiller-Universität Jena und des Helmholtz-Insituts im renommierten Fachblatt Nature Communications.

Aus einem ultraschnellen intensiven Laserpuls, den sie in die Faser einkoppeln, erzeugen die Wissenschaftler ein, für das menschliche Auge nicht sichtbares,...

Im Focus: Flexible proximity sensor creates smart surfaces

Fraunhofer IPA has developed a proximity sensor made from silicone and carbon nanotubes (CNT) which detects objects and determines their position. The materials and printing process used mean that the sensor is extremely flexible, economical and can be used for large surfaces. Industry and research partners can use and further develop this innovation straight away.

At first glance, the proximity sensor appears to be nothing special: a thin, elastic layer of silicone onto which black square surfaces are printed, but these...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

10. Uelzener Forum: Demografischer Wandel und Digitalisierung

26.07.2017 | Veranstaltungen

Clash of Realities 2017: Anmeldung jetzt möglich. Internationale Konferenz an der TH Köln

26.07.2017 | Veranstaltungen

2. Spitzentreffen »Industrie 4.0 live«

25.07.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Robuste Computer für's Auto

26.07.2017 | Seminare Workshops

Läuft wie am Schnürchen!

26.07.2017 | Seminare Workshops

Leicht ist manchmal ganz schön schwer!

26.07.2017 | Seminare Workshops