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Schärfster Blick aller Zeiten auf eine Staubscheibe um einen alternden Stern

09.03.2016

VLTI entdeckt Scheibe um alternden Stern, die einer Scheibe um einen jungen Stern gleicht

Dem Very Large Telescope Interferometer am Paranal-Observatorium in Chile ist die schärfste jemals gemachte Aufnahme einer Staubscheibe um einen alternden Stern gelungen. Damit können nun zum ersten Mal deren Eigenschaften mit denen von Staubscheiben um junge Sterne verglichen werden – und sie scheinen erstaunlich ähnlich zu sein. Es ist sogar möglich, dass eine Scheibe, die am Ende des Lebens eines Sterns entsteht, eine zweite Generation von Planeten schaffen könnte.


Der Staubring um den alternden Doppelstern IRAS 08544-4431

Bild: ESO/Digitized Sky Survey 2, Dank an: Davide De Martin

Wenn es auf ihr Lebensende zugeht, entwickeln viele Sterne um sich herum stabile Scheiben aus Gas und Staub. Diese Materie wird im Laufe der Entwicklung des Sterns in der Phase als Roter Riese durch Sternwinde ausgestoßen. Diese Scheiben ähneln bereits auf den ersten Blick jenen, in denen um junge Sterne Planeten entstehen. Bis heute waren Astronomen jedoch nicht in der Lage, die beiden Scheibentypen zu vergleichen, die sich zu Beginn und am Ende des Lebenszyklus eines Sterns bilden.

Obwohl es viele Scheiben gibt, die zu jungen Sternen gehören und ausreichend nah sind, um eingehend untersucht zu werden, gab es bislang keine passenden alten Sterne mit Scheiben, die nah genug sind, um detailreiche Bilder zu erhalten.

Das hat sich jetzt jedoch geändert: Ein Astronomen-Team unter der Leitung von Michel Hillen und Hans Van Winckel vom Instituut voor Sterrenkunde in Löwen in Belgien hat dafür das mit dem PIONIER-Instrument und dem erst kürzlich aufgerüsteten RAPID-Detektor zu seiner vollen Leistungsfähigkeit ausgestatteten Very Large Telescope Interferometer (VLTI) am Paranal-Observatorium der ESO in Chile eingesetzt.

Ihr Ziel war der alte Doppelstern IRAS 08544-4431 [1], der etwa 4000 Lichtjahre von der Erde entfernt im südlichen Sternbild Segel des Schiffes (lat. Vela) zu finden ist. Dieser Doppelstern besteht aus einem roten Riesenstern, der die Materie in der umgebenden Staubscheibe ausgestoßen hat, und einem weniger entwickelten normaleren Stern, der ihn nah umkreist.

Jacques Kluska, Teammitglied von der Exeter University in Großbritannien, erklärt: „Wir haben das Licht von verschiedenen Teleskopen des Very Large Telescope Interferometer zusammengeführt und eine atemberaubende Schärfe erhalten – äquivalent zu der eines Teleskops mit einem Durchmesser von 150 Metern. Die Auflösung ist so hoch, dass wir, mal so zum Vergleich, die Größe und Form einer Ein-Euro-Münze aus einer Entfernung von zweitausend Kilometern bestimmen könnten.“

Dank dieser noch nie dagewesenen Bildschärfe [2] des Very Large Telescope Interferometers und einer neuen Bildgebungstechnik, die den zentralen Stern aus dem Bild entfernen kann, um überhaupt erst erkennen zu können, was sich um ihn herum befindet, konnte das Team zum ersten Mal alle Bausteine des IRAS 08544-4431-Systems analysieren.

Das hervorstechende Merkmal des Bildes ist der klar aufgelöste Ring. Der innere Rand des Staubrings, der in diesen Beobachtungen zum ersten Mal beobachtbar war, stimmt sehr gut mit dem überein, was man als Mindestentfernung zum Stern erwartet hat: Näher am Stern würde der Staub unter der starken Strahlung des Sterns verdampfen.

„Wir waren auch überrascht, ein schwächeres Leuchten zu finden, das wahrscheinlich aus einer kleinen Akkretionsscheibe um den Begleitstern stammt. Wir wussten, dass es sich um einen Doppelstern handelt, aber wir haben nicht erwartet, dass wir den Begleiter direkt sehen würden. Dass wir in der Lage sind, die inneren Bereiche dieses entfernten Systems zu beobachten, verdanken wir dem Fortschritt in der Leistungsfähigkeit, die uns durch den neuen Detektor in PIONIER zur Verfügung steht“, fügt Erstautor Michel Hillen hinzu.

Das Team konnte so ermitteln, dass Scheiben um alte Sterne in der Tat sehr denen um junge Sterne ähneln, in denen Planetenentstehung stattfindet. Ob sich noch eine zweite Generation an Planeten um diese alten Sterne bilden kann, muss noch näher untersucht werden, aber es handelt sich um eine faszinierende Möglichkeit.

„Unsere Beobachtungen und Modellierungen öffnen ein neues Fenster sowohl für die Untersuchung der Physik dieser Scheiben, als auch für die Sternentwicklung in Doppelsternen. Zum ersten Mal kann die komplexe Wechselwirkung zwischen nahen Binärsystemen und ihrer staubigen Umgebung in Raum und Zeit aufgelöst werden“, ergänzt Hans Van Winckel.

Endnoten

[1] Der Name des Objekts deutet an, dass es sich um eine Quelle infraroter Strahlung handelt, die vom IRAS-Satelliten-Observatorium in den 1980ern entdeckt und katalogisiert wurde.

[2] Die Auflösung des VLTI, das mit den vier Zusatzteleskopen zum Einsatz kam, betrug etwa eine Millibogensekunde (1/1000stel vom 1/3600stel eines Grades).

Weitere Informationen

Die hier vorgestellten Forschungsergebnisse von M. Hillen et al. erscheinen demnächst unter dem Titel „Imaging the dust sublimation front of a circumbinary disk ” in der Zeitschrift Astronomy & Astrophysics.

Die beteiligten Wissenschaftler sind M. Hillen (Instituut voor Sterrenkunde, Leuwen, Belgien), J. Kluska (University of Exeter, Exeter, Großbrittanien), J.-B. Le Bouquin (UJF-Grenoble 1/CNRS-INSU, Institut de Planétologie et d’Astrophysique de Grenoble, Frankreich), H. Van Winckel (Instituut voor Sterrenkunde, Leuwen, Belgien), J.-P. Berger (ESO, Garching), D. Kamath (Instituut voor Sterrenkunde, Leuwen, Belgien) und V. Bujarrabal (Observatorio Astronómico Nacional, Alcalá de Henares, Spanien).

Die Europäische Südsternwarte ESO (European Southern Observatory) ist die führende europäische Organisation für astronomische Forschung und das wissenschaftlich produktivste Observatorium der Welt. Getragen wird die Organisation durch ihre 15 Mitgliedsländer: Belgien, Brasilien, Dänemark, Deutschland, Finnland, Frankreich, Großbritannien, Italien, die Niederlande, Österreich, 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 betreibt drei weltweit einzigartige Beobachtungsstandorte in Nordchile: 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 der europäische Partner bei den neuartigen Verbundteleskop ALMA, dem größten astronomischen Projekt überhaupt. Derzeit entwickelt die ESO ein Großteleskop mit 39 Metern Durchmesser für Beobachtungen im Bereich des sichtbaren und Infrarotlichts, das einmal das größte optische Teleskop der Welt werden wird: das European Extremely Large Telescope (E-ELT).

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.

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Kontaktinformationen

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

Hans Van Winckel
Instituut voor Sterrenkunde
KU Leuven, Belgium
Tel: +32 16 32 70 32
E-Mail: Hans.VanWinckel@ster.kuleuven.be

Richard Hook
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Garching bei München, Germany
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Dies ist eine Übersetzung der ESO-Pressemitteilung eso1608.

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