Posted in: Exoplaneten, Sonnensystem 13. Oktober 2008 17:19 Weiter lesen →

Staubringe verraten ferne Planeten

Grafik zeigt schematische Aufsicht auf ein Planetensystem mit einem Planeten, umgeben von Staub, dessen Dichte farbig markiert, ringförmige AnsammlungenUm die Sonne kreisende Staubkörnchen erzeugen in klaren Nächten eine „falsche Dämmerung“ am Himmel. Solcher Staub könnte irdischen Beobachtern auch Hinweise auf Planeten bei fernen Sternen liefern, lassen Computersimulationen zweier amerikanischer Astronomen vermuten. Eine Art Tauziehen zwischen Stern und Planet erzeugt demnach filigrane Staubringe, die über kosmische Entfernungen sichtbar sind.

Unter der vereinten Wirkung von Schwerkraft und Strahlung, fällt der Staub in Kaskaden-Stufen auf den Stern zu und bildet dabei ringförmige Ansammlungen. Grafik: ASA/Christopher Stark, GSFC

„Viele Leute wissen gar nicht, dass Planetensysteme – unser eigenes eingeschlossen – eine Menge Staub enthalten“, erklärt Christopher Stark von der University of Maryland. Doch eben dieser Staub könnte lebensfreundliche Planeten vom Kaliber der Erde oder sogar des Mars verraten, noch bevor irdische Teleskope empfindlich genug sind, um diese kleinen Welten selbst zu erspähen.

Auch in „erwachsenen“ Planetensystemen wird laufend Staub produziert, indem Kometen allmählich zerfallen und Asteroiden mit ihresgleichen kollidieren. Stark und sein NASA-Kollege Marc Huchner nutzten eine Reihe von Supercomputern, um das Verhalten von jeweils 25.000 Staubkörnchen in einer Reihe einfacher Planetensysteme zu studieren. Dabei berücksichtigten sie, dass die Bahnen sehr feiner Teilchen nicht nur von der Schwerkraft, sondern auch vom Sternenlicht beeinflusst werden.

Tausendstel Millimeter kleine Staubteilchen werden durch das Sonnenlicht allmählich abgebremst und fallen daher langsam in Richtung Stern. Umgekehrt können sie neuen Schwung erhalten, wenn sie einem Planeten immer wieder an der gleichen Stelle ihrer Umlaufbahn nahekommen. Eine solche Resonanz ist dann gegeben, wenn die Umlaufdauern von Staub und Planet in einem möglichst kleinen und einfachen Zahlenverhältnis zueinander stehen, beispielsweise 2:3 oder 5:6.

Tatsächlich können sich beide Einflussfaktoren gegenseitig so weit aufheben, dass der Staub wie Wasser in einer Kaskade stufenweise auf den Stern zu fällt und zwischenzeitlich in feinen Ringen ansammelt, berichten Stark und Kuchner im „Astrophysical Journal“. Größe und Dichte dieser Ringe hängen demnach empfindlich von den Eigenschaften des Planeten und auch des Staubs selbst ab. Ihr Nachweis könne daher helfen, „die Masse eines Planeten, die Weite seiner Umlaufbahn und die Größe der vorherrschenden Staubteilchen zu bestimmen“, so Stark.

Forschung: Christopher C. Stark, Department of Physics, University of Maryland, College Park, und Marc J. Kuchner, Exoplanets and Stellar Astrophysics Laboratory, NASA Goddard Space Flight Center, Greenbelt, Maryland

Veröffentlichung Astrophysical Journal, Vol. 686(1), pp 637-48, DOI 10.1086/591442

WWW:
Exozodi Simulation Catalog, Christopher Stark
Zodiacal Light and the False Dawn
Poynting-Robertson-Effekt
Orbital Resonance

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Pendelnde Monde zeichnen Ringbögen


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