4.11.2017

Astronomen haben mit dem ALMA-Observatorium in Chile kalten Staub um unseren nächsten Nachbarstern Proxima Centauri entdeckt. Der Staub befindet sich in einem Gürtel, der Proxima Centauri in der ein- bis vierfachen Entfernung zwischen Sonne und Erde umgibt. Darüber hinaus deuten die Daten auf einen noch kühleren Staubgürtel hin, der sich weiter außen befindet, was ein Hinweis auf ein komplexeres Planetensystem sein könnte. Die Strukturen ähneln den deutlich größeren Gürteln im Sonnensystem und sind wohl aus Gesteins- und Eispartikeln entstanden, aus denen sich keine Planeten bilden konnten.

Proxima Centauri ist der Stern, der der Sonne am nächsten ist. Er ist ein lichtschwacher Roter Zwerg und liegt nur vier Lichtjahre entfernt im südlichen Sternbild Zentaur (lat. Centaurus). Er wird von dem erdgroßen Planeten Proxima bumrundet, der 2016 entdeckt wurde. Damit ist Proxima b der uns nächstgelegene Planet außerhalb unseres eigenen Sonnensystems. In diesem System gibt es aber noch viel mehr zu entdecken als nur diesen einen Planeten. Die neuen Beobachtungen mit ALMA zeigen Emission von Wolken, die aus kaltem kosmischen Staub bestehen und den Stern umgeben.

Der Erstautor der neuen Studie, Guillem Anglada [1], vom Instituto de Astrofísica de Andalucía (CSIC) in Granada in Spanien, erklärt die Bedeutung dieses Funds: „Der Staub um Proxima ist von besonderer Bedeutung, da es nach der Entdeckung des erdähnlichen Planeten Proxima b der erste Hinweis darauf ist, dass es um den sonnennächsten Stern nicht nur einen einzigen Planeten, sondern ein ganzes Planetensystem gibt.“

Staubgürtel sind die Überreste der Materie aus der Entstehung von Planetensystemen, aus denen sich keine größeren Körper gebildet haben. Die Partikel aus Gestein und Eis in diesen Gürteln unterscheiden sich in der Größe und reichen von winzigsten Staubkörnern, die einen Durchmesser von wenigen Millimetern haben, bis hin zu asteroidenähnlichen Körpern mit einem Durchmesser von mehreren Kilometern [2].

Der Staub scheint in einem Gürtel zu liegen, der sich von Proxima Centauri aus über mehrere hundert Millionen Kilometer erstreckt und eine Gesamtmasse von etwa einem Hundertstel der Erdmasse besitzt. Die Temperatur des Gürtels wird auf etwa –230°C geschätzt, vergleichbar mit dem Kuipergürtel im äußeren Sonnensystem.

In den ALMA-Daten gibt es auch Hinweise auf einen zweiten Gürtel aus noch kälterem Staub, der die etwa zehnfache Entfernung zu Proxima Centauri besitzt. Sollte das bestätigt werden können, wäre das eine faszinierende Erkenntnis, da der Gürtel durch die große Entfernung zu seinem Mutterstern, der kühler und lichtschwächer ist als unsere Sonne, einer extrem kalten Umgebung ausgesetzt wäre. Beide Gürtel liegen deutlich weiter vom Stern weg als der Planet Proxima b, der Proxima Centauri in nur vier Millionen Kilometern Abstand umkreist [3].

Anglada erklärt, welche Folgen die Entdeckung haben wird: „Dieses Ergebnis legt nahe, dass Proxima Centauri ein Mehrfachplanetensystem haben könnte, das in der Vergangenheit viele Wechselwirkungen erfuhr, durch die sich ein Staubgürtel bildete. Weiterführende Untersuchungen könnten Informationen liefern, wo weitere bisher unentdeckte Planeten zu finden sind.“

Das Planetensystem von Proxima Centauri ist besonders interessant, weil es Pläne – wie das Starshot-Projekt – gibt, das System mit Mikrosonden direkt zu erkunden, die an lasergetriebenen Segeln angebracht sind. Für die Planung einer solchen Mission ist es daher unerlässlich, die Staubumgebung um den Stern genau zu kennen.

Koautor Pedro Amado, ebenfalls vom Instituto de Astrofísica de Andalucía, erklärt, dass die Beobachtung erst der Anfang ist: „Diese ersten Ergebnisse zeigen, dass ALMA Staubstrukturen erkennen kann, die Proxima umgeben. Weitere Beobachtungen werden uns ein detaillierteres Bild von Proximas Planetensystem geben. Zusammen mit der Erforschung protoplanetarer Scheiben um junge Sterne werden wir viele Prozesse, die zur Entstehung der Erde und des Sonnensystems geführt haben, enthüllen können. Was wir im Moment sehen können, ist nur der Anfang!“

Endnoten

[1] Durch einen kosmischen Zufall trägt der Erstautor der Studie, Guillem Anglada, denselben Namen wie der Leiter des Astronomenteams, das Proxima Centauri b entdeckt hat, Guillem Anglada-Escudé, obwohl beide nicht miteinander verwandt sind. Guillem Anglada-Escudé ist ein Koautor des jetzt veröffentlichten Fachartikels.

[2] Proxima Centauri ist ein recht alter Stern und hat ein ähnliches Alter wie das Sonnensystem. Die Staubgürtel, die ihn umgeben, ähneln wahrscheinlich dem Reststaub im Kuipergürtel sowie dem Asteroidengürtel im Sonnensystem und dem Staub, durch den das sogenannte Zodiakallicht entsteht. Diese eindrucksvollen Scheiben, die ALMA um deutlich jüngere Sterne wie HL Tauri abbilden konnte, enthalten deutlich mehr Materie, aus der Planeten entstehen.

[3] Sollte seine Existenz bestätigt werden können, würde die scheinbare Form des sehr lichtschwachen äußeren Gürtels es Astronomen ermöglichen, die Neigung des Planetensystems Proxima Centauri abzuschätzen. Aufgrund seiner Neigung würde er elliptisch erscheinen, auch wenn er eigentlich kreisförmig ist. Das würde wiederum eine bessere Bestimmung der Masse des Planeten Proxima b ermöglichen, die derzeit nur als Mindestmasse bekannt ist.

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Astronomen haben mit dem ALMA-Observatorium in Chile kalten Staub um unseren nächsten Nachbarstern Proxima Centauri entdeckt. Der Staub befindet sich in einem Gürtel, der Proxima Centauri in der ein- bis vierfachen Entfernung zwischen Sonne und Erde umgibt. Darüber hinaus deuten die Daten auf einen noch kühleren Staubgürtel hin, der sich weiter außen befindet, was ein Hinweis auf ein komplexeres Planetensystem sein könnte. Die Strukturen ähneln den deutlich größeren Gürteln im Sonnensystem und sind wohl aus Gesteins- und Eispartikeln entstanden, aus denen sich keine Planeten bilden konnten.

Proxima Centauri ist der Stern, der der Sonne am nächsten ist. Er ist ein lichtschwacher Roter Zwerg und liegt nur vier Lichtjahre entfernt im südlichen Sternbild Zentaur (lat. Centaurus). Er wird von dem erdgroßen Planeten Proxima bumrundet, der 2016 entdeckt wurde. Damit ist Proxima b der uns nächstgelegene Planet außerhalb unseres eigenen Sonnensystems. In diesem System gibt es aber noch viel mehr zu entdecken als nur diesen einen Planeten. Die neuen Beobachtungen mit ALMA zeigen Emission von Wolken, die aus kaltem kosmischen Staub bestehen und den Stern umgeben.

Der Erstautor der neuen Studie, Guillem Anglada [1], vom Instituto de Astrofísica de Andalucía (CSIC) in Granada in Spanien, erklärt die Bedeutung dieses Funds: „Der Staub um Proxima ist von besonderer Bedeutung, da es nach der Entdeckung des erdähnlichen Planeten Proxima b der erste Hinweis darauf ist, dass es um den sonnennächsten Stern nicht nur einen einzigen Planeten, sondern ein ganzes Planetensystem gibt.“

Staubgürtel sind die Überreste der Materie aus der Entstehung von Planetensystemen, aus denen sich keine größeren Körper gebildet haben. Die Partikel aus Gestein und Eis in diesen Gürteln unterscheiden sich in der Größe und reichen von winzigsten Staubkörnern, die einen Durchmesser von wenigen Millimetern haben, bis hin zu asteroidenähnlichen Körpern mit einem Durchmesser von mehreren Kilometern [2].

Der Staub scheint in einem Gürtel zu liegen, der sich von Proxima Centauri aus über mehrere hundert Millionen Kilometer erstreckt und eine Gesamtmasse von etwa einem Hundertstel der Erdmasse besitzt. Die Temperatur des Gürtels wird auf etwa –230°C geschätzt, vergleichbar mit dem Kuipergürtel im äußeren Sonnensystem.

In den ALMA-Daten gibt es auch Hinweise auf einen zweiten Gürtel aus noch kälterem Staub, der die etwa zehnfache Entfernung zu Proxima Centauri besitzt. Sollte das bestätigt werden können, wäre das eine faszinierende Erkenntnis, da der Gürtel durch die große Entfernung zu seinem Mutterstern, der kühler und lichtschwächer ist als unsere Sonne, einer extrem kalten Umgebung ausgesetzt wäre. Beide Gürtel liegen deutlich weiter vom Stern weg als der Planet Proxima b, der Proxima Centauri in nur vier Millionen Kilometern Abstand umkreist [3].

Anglada erklärt, welche Folgen die Entdeckung haben wird: „Dieses Ergebnis legt nahe, dass Proxima Centauri ein Mehrfachplanetensystem haben könnte, das in der Vergangenheit viele Wechselwirkungen erfuhr, durch die sich ein Staubgürtel bildete. Weiterführende Untersuchungen könnten Informationen liefern, wo weitere bisher unentdeckte Planeten zu finden sind.“

Das Planetensystem von Proxima Centauri ist besonders interessant, weil es Pläne – wie das Starshot-Projekt – gibt, das System mit Mikrosonden direkt zu erkunden, die an lasergetriebenen Segeln angebracht sind. Für die Planung einer solchen Mission ist es daher unerlässlich, die Staubumgebung um den Stern genau zu kennen.

Koautor Pedro Amado, ebenfalls vom Instituto de Astrofísica de Andalucía, erklärt, dass die Beobachtung erst der Anfang ist: „Diese ersten Ergebnisse zeigen, dass ALMA Staubstrukturen erkennen kann, die Proxima umgeben. Weitere Beobachtungen werden uns ein detaillierteres Bild von Proximas Planetensystem geben. Zusammen mit der Erforschung protoplanetarer Scheiben um junge Sterne werden wir viele Prozesse, die zur Entstehung der Erde und des Sonnensystems geführt haben, enthüllen können. Was wir im Moment sehen können, ist nur der Anfang!“

Endnoten

[1] Durch einen kosmischen Zufall trägt der Erstautor der Studie, Guillem Anglada, denselben Namen wie der Leiter des Astronomenteams, das Proxima Centauri b entdeckt hat, Guillem Anglada-Escudé, obwohl beide nicht miteinander verwandt sind. Guillem Anglada-Escudé ist ein Koautor des jetzt veröffentlichten Fachartikels.

[2] Proxima Centauri ist ein recht alter Stern und hat ein ähnliches Alter wie das Sonnensystem. Die Staubgürtel, die ihn umgeben, ähneln wahrscheinlich dem Reststaub im Kuipergürtel sowie dem Asteroidengürtel im Sonnensystem und dem Staub, durch den das sogenannte Zodiakallicht entsteht. Diese eindrucksvollen Scheiben, die ALMA um deutlich jüngere Sterne wie HL Tauri abbilden konnte, enthalten deutlich mehr Materie, aus der Planeten entstehen.

[3] Sollte seine Existenz bestätigt werden können, würde die scheinbare Form des sehr lichtschwachen äußeren Gürtels es Astronomen ermöglichen, die Neigung des Planetensystems Proxima Centauri abzuschätzen. Aufgrund seiner Neigung würde er elliptisch erscheinen, auch wenn er eigentlich kreisförmig ist. Das würde wiederum eine bessere Bestimmung der Masse des Planeten Proxima b ermöglichen, die derzeit nur als Mindestmasse bekannt ist.

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Die Position von Proxima Centauri am Südhimmel

Die Abbildung kombiniert einen Blick zum südlichen Sternenhimmel über dem ESO 3,6 Meter Teleskop am La-Silla-Observatorium in Chile mit Bildern der Sterne Proxima Centauri (rechts unten) und dem Doppelsternsystem Alpha Centauri AB (unten links) vom NASA/ESA Hubble Space Telescope. Proxima Centauri ist der zum Sonnensystem nächstgelegene Stern und wird vom Planeten Proxima b umkreist. Dieser wurde mit Hilfe des HARPS Instrumentes am ESO 3,6 Meter Teleskop entdeckt.

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Die Himmelsregion um Alpha Centauri und Proxima Centauri (beschriftet)

Dieses Bild zeigt die Himmelsregion um den hellen Stern Alpha Centauri AB sowie um den viel schwächeren roten Zwergstern Proxima Centauri, den zu unserem Sonnensystem nächst gelegenen Stern. Das Bild wurde aus Bildern des Digitized Sky Survey 2 zusammengestellt. Der blaue Halo um Alpha Centauri AB ist ein Artefakt des fotografischen Prozesses, der Stern ist in Wirklichkeit schwach gelb wie unsere Sonne.

Quelle: ESO