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Planetensysteme: Zodiakaler Staub könnte die Beobachtung von Exoplaneten erschweren

Astronomen beobachteten Staub um ferne Sterne. Das Licht ist mit dem Zodiakallicht in unserem Sonnensystem vergleichbar – jedoch deutlich leuchtkräftiger. Es könnte die zukünftigen Versuche, Exoplaneten in habitablen Zonen direkt zu beobachten, erheblich behindern.
Zodiakallicht

Mehr als 90 sonnennahe Sterne beobachteten Forscher um Steve Ertel von der Université de Grenoble mit dem Interferometer des Observatoriums VLT in Chile. Dabei entdeckten sie bei rund elf Prozent der Objekte erhebliche Staubanteile in den unmittelbaren Umgebungen der Sterne. Dieser Staub ist nicht mit den Staubvorkommen zu verwechseln, die in jungen protoplanetaren Scheiben beobachtet werden und aus denen sich Planeten bilden. Er entstand erst später bei Kollisionen von bereits größeren Körpern wie Asteroiden und Kometen und sammelte sich in einer dünnen Scheibe um die Sterne. Der Staub lässt sich beobachten, wenn er das Licht seines Zentralgestirns reflektiert. Dieses Phänomen tritt auch als schwaches Leuchten entlang der Ekliptik in unserem Sonnensystem auf und wird als Zodiakallicht bezeichnet.

Zodiakallicht über La Silla | Das Foto zeigt das Zodiakallicht am La-Silla-Observatorium der Europäischen Südsternwarte ESO in Chile. Es entsteht durch Staubpartikel, die sich in einer Scheibe in der Planetenebene des Sonnensystems ansammeln und das Sonnenlicht reflektieren. Das schwache Leuchten lässt sich am einfachsten bei klaren Nächten und zu Dämmerungszeiten beobachten.

Ähnliche Trümmerscheiben wurden bereits in der Vergangenheit um Sterne beobachtet. Diese befanden sich jedoch in verhältnismäßig großen Entfernungen von mehreren zehn Astronomischen Einheiten zu den Sternen. In der neuen Untersuchung nahmen die Astronomen deswegen die inneren Regionen ins Visier. Wegen der Helligkeit der Sterne und der Nähe des Staubs zu ihnen, erfordern solche Beobachtungen einen enormen Kontrast und eine hohe Auflösung. Die Forscher setzten hierfür auf die Interferometrie, bei der das Licht mehrerer Teleskope vereinigt wird. Mit Hilfe dieser Beobachtungsdaten gelang es ihnen dann, die Signaturen der Staubscheiben nachzuweisen und ihre Ausdehnungen zu ermitteln.

Die Beobachtungen der Forscher bei infraroten Wellenlängen belegten die Staubanteile bei elf Prozent der 92 Sterne nicht nur, sondern zeigten, dass das "Exozodiakallicht" dieser Systeme rund 1000-mal so leuchtkräftig ist wie das in unserem Sonnensystem. Die Objekte stellen somit Extremfälle dar, doch sind sie ein Hinweis darauf, dass ein erheblicher Anteil von Sternen signifikante Staubscheiben aufweist, die aber unterhalb der Nachweisgrenze der Untersuchung lagen. Dieser Umstand könnte sich als eine zusätzliche Schwierigkeit bei der direkten Beobachtung von Exoplaneten herausstellen. Zwar könnten Verdichtungen im exozodiakalen Staub auf mögliche Wechselwirkungen mit großen Körpern hinweisen, gleichzeitig trägt der reflektierende Staub allerdings zum Hintergrund bei und erschwert die Beobachtung. Darüber hinaus könnten Verwirbelungen oder Verklumpungen von Partikeln zu möglichen Fehlinterpretationen führen.

Die aktuelle Datenlage ist wegen der kleinen Zahlen der bekannten Systeme noch verhältnismäßig schwierig zu beurteilen, doch zwei Zusammenhänge scheinen sich anhand der Studie vorläufig anzudeuten. Zum einen legen die Daten nahe, dass das Exozodiakallicht vermehrt um massereiche Sterne auftritt, und zum anderen scheint es bei älteren Sternen häufiger vorzukommen. Das ist insofern überraschend, als dass der umgekehrte Fall zu erwarten wäre. Mit zunehmendem Alter sollte die Zahl an Staub produzierenden Kleinkörpern in den Scheiben abnehmen. Damit sollte auch die Staubmenge mit der Zeit geringer werden.

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  • Quellen
Ertel, S. et al., Astronomy & Astrophysics, 2014

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