Das James-Webb-Weltraumteleskop der NASA hat das Innenleben einer staubigen Scheibe abgebildet, die einen nahen roten Zwergstern umgibt. Diese Beobachtungen stellen das erste Mal dar, dass die zuvor bekannte Scheibe bei diesen infraroten Wellenlängen des Lichts abgebildet wurde. Sie geben auch Hinweise auf die Zusammensetzung der Scheibe.
Das fragliche Sternensystem, AU Microscopium oder AU Mic, befindet sich 32 Lichtjahre entfernt im südlichen Sternbild Microscopium. Es ist ungefähr 23 Millionen Jahre alt, was bedeutet, dass die Planetenbildung beendet ist, da dieser Prozess normalerweise weniger als 10 Millionen Jahre dauert. Der Stern hat zwei bekannte Planeten, die von anderen Teleskopen entdeckt wurden. Die verbleibende staubige Trümmerscheibe ist das Ergebnis von Kollisionen zwischen übrig gebliebenen Planetesimalen – einem massereicheren Äquivalent des Staubs in unserem Sonnensystem, das ein Phänomen erzeugt, das als Zodiakallicht bekannt ist.
„Eine Trümmerscheibe wird kontinuierlich durch Kollisionen von Planetesimalen wieder aufgefüllt. Indem wir sie untersuchen, erhalten wir ein einzigartiges Fenster in die jüngste dynamische Geschichte dieses Systems“, sagte Kellen Lawson vom Goddard Space Flight Center der NASA, Hauptautor der Studie und Mitglied von das Forschungsteam, das AU Mic untersuchte.
„Dieses System ist eines der wenigen Beispiele für einen jungen Stern mit bekannten Exoplaneten und einer Trümmerscheibe, die nahe genug und hell genug ist, um sie mit Webbs einzigartig leistungsstarken Instrumenten ganzheitlich zu untersuchen“, sagte Josh Schlieder vom Goddard Space Flight Center der NASA. Hauptforscher für das Beobachtungsprogramm und Co-Autor der Studie.
Das Team verwendete die Nahinfrarotkamera (NIRCam) von Webb, um AU Mic zu untersuchen. Mit Hilfe des Koronographen von NIRCam, der das intensive Licht des Zentralsterns blockiert, konnten sie die Region in unmittelbarer Nähe des Sterns untersuchen. Die NIRCam-Bilder ermöglichten es den Forschern, die Scheibe bis zu einer Entfernung von 5 astronomischen Einheiten (460 Millionen Meilen) zum Stern zu verfolgen – das entspricht der Umlaufbahn des Jupiters in unserem Sonnensystem.
„Unser erster Blick auf die Daten hat unsere Erwartungen bei weitem übertroffen. Sie waren detaillierter als wir erwartet hatten. Sie waren heller als wir erwartet hatten. Wir haben die Scheibe näher entdeckt als wir erwartet hatten noch einige Überraschungen, mit denen wir nicht gerechnet hatten“, sagte Schieder.
Das Beobachtungsprogramm erhielt Bilder bei Wellenlängen von 3,56 und 4,44 Mikrometer. Das Team stellte fest, dass die Scheibe bei der kürzeren Wellenlänge heller oder „blauer“ war, was wahrscheinlich bedeutet, dass sie viel Feinstaub enthält, der Licht mit kürzeren Wellenlängen effizienter streut. Dieses Ergebnis stimmt mit den Ergebnissen früherer Studien überein, die ergaben, dass der Strahlungsdruck von AU Mic – im Gegensatz zu dem von massereicheren Sternen – nicht stark genug wäre, um feinen Staub aus der Scheibe auszustoßen.
Die Entdeckung der Scheibe ist zwar wichtig, aber das ultimative Ziel des Teams ist die Suche nach Riesenplaneten in weiten Umlaufbahnen, ähnlich wie Jupiter, Saturn oder die Eisriesen unseres Sonnensystems. Solche Welten sind in der Nähe von fernen Sternen sehr schwer zu erkennen Transit- oder Radialgeschwindigkeitsverfahren.
„Dies ist das erste Mal, dass wir wirklich sensibel sind, um Planeten mit weiten Umlaufbahnen, die eine deutlich geringere Masse als Jupiter und Saturn haben, direkt zu beobachten. Dies ist wirklich neues, unerforschtes Gebiet in Bezug auf die direkte Abbildung um massearme Sterne herum“, erklärte Lawson .
Diese Ergebnisse werden heute in einer Pressekonferenz auf dem 241. Treffen der American Astronomical Society vorgestellt. Die Beobachtungen wurden im Rahmen des Guaranteed Time-Programms von Webb erhalten 1184.