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Verräterische Muster im Staubring
von Stefan Deiters
astronews.com
14. Oktober 2008
Amerikanische Astronomen haben mithilfe von umfangreichen
Computersimulationen gezeigt, dass schon Planeten von der Größe des Mars
für verräterische Spuren im Staub um eine Sonne sorgen. Diese Muster, so
die Forscher, könnten mit den Teleskopen der nächsten Generation auch beobachtet
und so vielleicht neue, eventuell bewohnbare Planeten um ferne Sterne
aufgespürt werden.
Dichteverteilung
des Staubs um einen sonnenähnlichen Stern in
einem System mit einem Planeten von Erdmasse.
Bereiche mit dem meisten Staub sind rot
dargestellt, mit wenig Staub lila.
Bild: ASA/Christopher Stark, GSFC [Großansicht] |
"Bis wir terrestrische Planeten direkt abbilden können, wird
vielleicht noch einige Zeit vergehen", meint Christopher Stark von der
University of Maryland, der die Studie leitete. "Doch schon zuvor können wir die
kunstvollen und schönen Ringe sehen, für die sie im interplanetaren Staub
sorgen."
Stark hat zusammen mit seinem Kollegen Marc Kuchner vom Goddard Space Flight
Center der NASA Computermodelle entwickelt, die verfolgen, wie 25.000
Staubteilchen um einen sonnenähnlichen Stern auf die Anwesenheit eines Planeten
reagieren. Die Masse des Planeten reichte dabei von einem Objekt mit der Masse
des Mars bis hin zur fünffachen Erdmasse. In 120 verschiedenen Simulationen auf
einem Supercomputer variierten die Forscher die Größe der Staubteilchen, die
Masse des Planeten und seine Entfernung vom Zentralstern.
"Unsere Modelle enthalten zehn Mal mehr Teilchen als frühere Simulationen",
erläutert Kuchner. "Das erlaubt uns den Kontrast und die Formen der
Ringstrukturen zu untersuchen." Mit Hilfe dieser Daten ermittelten die
Wissenschaftler dann die Dichte, Helligkeit und resultierende Wärmeverteilung
für jedes ihre Modelle. "Oft wird der viele Staub, den Planetensysteme - auch
unser eigenes - enthalten, nicht wirklich zur Kenntnis genommen", so Stark. "Wir
wollen nun diesen Staub für uns arbeiten lassen."
In unserem Sonnensystem befindet sich der überwiegende Teil des Staubs
innerhalb der Bahn des Gasriesen Jupiter und stammt hauptsächlich von Kometen,
die bei Annäherung an die Sonne zerfallen oder von Kollisionen von Asteroiden.
Der Staub verrät sich gelegentlich nach Sonnenuntergang oder kurz vor
Sonnenaufgang am Horizont als sogenanntes Zodiakallicht.
In den Computersimulationen von Stark und Kuchner wurde sowohl der Effekt der
Massenanziehung eines Planeten als auch die Strahlung des Zentralsterns auf den
Staub berücksichtigt. "Die Staubteilchen wandern nach Innen und werden dann
zeitweise durch den Planeten in einer Resonanz eingefangen", erklärt Kuchner.
Solche Resonanzen entstehen immer dann, wenn die Umlaufdauer eines Staubteilchen
bestimmten Bruchteilen der des Planeten entspricht.
"Die Staubteilchen spiralen auf den Stern zu, werden in einer Resonanz
gefangen, kommen wieder frei, werden in einer anderen Resonanz gefangen und so
weiter", erläutert Kuchner. Was für ein Teilchen noch leicht zu berechnen sein
mag, ist bei Tausenden von Teilchen dann allerdings eine Aufgabe für einen
Supercomputer.
Die Modelle, die die Wissenschaftler jetzt in der Fachzeitschrift
The Astrophysical Journal veröffentlichen, dürften somit Astronomen bei der Deutung
von Beobachtungen von Staubscheiben um Sterne eine große Hilfe sein und vielleicht
auch zur
Entdeckung von erdähnlichen Planeten beitragen. Sie würden damit einen
Nachteil von Staub wettmachen, auf den andere Astronomen hingewiesen haben: Der
interplanetare Staub könnte nämlich auch dafür sorgen, dass die direkte
Abbildung von Planeten von Erdgröße extrem schwierig wird.
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