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Mit Radiowellen in einen Planeten-Kindergarten blicken

Stellen Sie sich vor, Sie könnten riesige Radioteleskope verwenden, um in die Geburtsorte von Planeten zu blicken. Es ist kein futuristischer Science-Fiction-Traum: Es ist ein regelmäßiger Vorgang, da Astronomen Funkobservatorien nutzen, um einen Blick auf die Geburt von Sternen und Planeten zu werfen. Insbesondere das Very Large Array (VLA) von Karl G. Jansky in New Mexico hat einen sehr jungen Stern namens HL Tau untersucht und die Anfänge der Planetenentstehung gefunden.

 

Wie sich Planeten bilden

Wenn Sterne wie HL Tau (der nur etwa eine Million Jahre alt ist - in Bezug auf ein Sternenkind ein bloßes Kind) - geboren werden, sind sie von einer Gas- und Staubwolke umgeben, die einst die Sternenkindergarten war. Die Staubpartikel sind die Bausteine ​​der Planeten und beginnen sich innerhalb der größeren Wolke zu vereinigen. Die Wolke selbst wird zu einer Scheibenform, die den Stern umgibt. Über Hunderttausende von Jahren bilden sich schließlich große Klumpen, und dies sind die Planeten des Säuglings. Unglücklicherweise für Astronomen ist die gesamte Aktivität der Planetengeburt in den Staubwolken begraben. Das macht die Aktivität für uns unsichtbar, bis der Staub verschwunden ist. Sobald sich der Staub aufgelöst hat (oder als Teil des Planetenbildungsprozesses aufgesammelt wird), sind die Planeten erkennbar. Dies ist der Prozess, der unser Sonnensystem aufgebaut hat, und es wird erwartet, dass er bei anderen neugeborenen Sternen in der Milchstraße und anderen Galaxien beobachtet wird.

Wie können Astronomen Details der Geburt eines Planeten beobachten, wenn sie in einer dicken Staubwolke versteckt sind? Die Lösung liegt in der Radioastronomie. Es stellt sich heraus, dass radioastronomische Observatorien wie der VLA und das Atacama Large Millimeter Array (ALMA) helfen können.

Wie decken Radiowellen Babyplaneten auf?

Radiowellen haben eine einzigartige Eigenschaft: Sie können durch eine Gas- und Staubwolke schlüpfen und zeigen, was sich darin befindet.

Da sie Staub durchdringen, verwenden wir radioastronomische Techniken, um Regionen zu untersuchen, die im sichtbaren Licht nicht zu sehen sind, wie zum Beispiel das staubumwitterte Zentrum unserer Galaxie, die Milchstraße. Radiowellen erlauben es uns auch, den Ort, die Dichte und die Bewegung des Wasserstoffgases zu verfolgen, das drei Viertel der gewöhnlichen Materie im Universum ausmacht. Außerdem wurden solche Wellen verwendet, um andere Gas- und Staubwolken zu durchdringen, in denen Sterne (und vermutlich Planeten) geboren sind. Diese Starbirth-Baumschulen (wie der Orionnebel) befinden sich in unserer gesamten Galaxie und geben uns eine gute Vorstellung von der Menge der Sternentstehung, die in der gesamten Milchstraße stattfindet.

Mehr über HL Tau

Der Säuglingsstern HL Tau liegt etwa 450 Lichtjahre von der Erde entfernt in Richtung Sternbild Stier. Astronomen haben lange geglaubt, dass es und seine sich bildenden Planeten lange als gutes Beispiel für die Aktivität angesehen wurden, die vor 4,6 Milliarden Jahren unser eigenes Sonnensystem bildete. Astronomen betrachteten 2014 den Stern und seine Scheibe mit ALMA. Diese Studie lieferte das beste Radiobild der laufenden Planetenbildung. Außerdem enthüllten die ALMA-Daten Lücken in der Platte. Diese werden wahrscheinlich von planetarischen Körpern verursacht, die den Staub entlang ihrer Umlaufbahnen mitreißen.

 

Das ALMA-Bild zeigte Details des Systems in den äußeren Abschnitten der Platte. Die inneren Teile der Platte waren jedoch immer noch mit Staub umhüllt, der für ALMA nur schwer zu "durchschauen" war. Die Astronomen wandten sich also der VLA zu, die längere Wellenlängen erkennt.

Die neuen VLA-Bilder haben es geschafft. Sie zeigten einen deutlichen Staubklumpen im inneren Bereich der Scheibe. Der Büschel enthält etwa das Drei- bis Achtfache der Masse des Planeten Erde und befindet sich im frühesten Stadium der Planetenbildung, die jemals gesehen wurde. Die VLA-Daten gaben den Astronomen auch Hinweise auf die Zusammensetzung der Staubpartikel in der inneren Scheibe. Radiodaten zeigen, dass der innere Bereich der Platte Körner mit einem Durchmesser von einem Zentimeter enthält. Dies sind die kleinsten Bausteine ​​von Planeten. Der innere Bereich ist vermutlich der Ort, an dem sich erdähnliche Planeten in der Zukunft bilden werden, da Staubklumpen wachsen, indem sie Material aus ihrer Umgebung anziehen und mit der Zeit immer größer werden.

Schließlich werden sie zu Planeten. Die Reste der Planetenentstehung werden zu Asteroiden, Kometen und Meteoroiden, die wahrscheinlich die neugeborenen Planeten während der Frühgeschichte des Systems bombardieren werden. Das ist in unserem eigenen Sonnensystem passiert. Wenn man sich HL Tau anschaut, sieht es sehr ähnlich aus wie eine Momentaufnahme der Geburt des Sonnensystems.

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