Staubscheibe verbirgt unbekannten Begleiter

In der Materiescheibe um den extrem jungen Stern „T Chamaeleontis“ verbirgt sich ein noch unbekanntes Objekt. Ein internationales Astronomenteam entdeckte den Begleiter, weil er eine große Lücke in die Staubscheibe gerissen hat. Diesen erstmaligen Fund eines solchen Begleiters beschreiben die Forscher jetzt in gleich zwei Artikeln in der Fachzeitschrift „Astronomy & Astrophysics“. Ob es sich bei dem rätselhaften Begleiter um einen Planeten oder um einen Braunen Zwerg handelt, muss noch geklärt werden.

Planeten bilden sich in den aus der Sternenentstehung übrig gebliebenen Staubscheiben um junge Sterne. Die Entwicklung einer solchen Scheibe zu einem ausgewachsenen Planetensystem geht vergleichsweise schnell vonstatten, so dass man nur sehr wenige Objekte aus der frühen Entwicklungsphase kennt. Bis jetzt hat man in solchen „protoplanetaren Scheiben” um jungen Sterne keine gerade in Entstehung befindlichen Planeten beobachten können. In weiter entwickelten Scheiben war dies dagegen bereits gelungen.

Baby-Stern mit protoplanetarer Staubscheibe

Eines davon ist T Chamaeleontis, abgekürzt T Cha, ein lichtschwacher Stern in dem kleinen Sternbild Chamaeleon am Südhimmel, 330 Lichtjahre von der Erde entfernt. T Cha ist ein sonnenähnlicher Stern, der gerade erst am Anfang seines Lebens steht: Der nur rund sieben Millionen Jahre alte T Cha ist ein so genannter T Tauri-Stern: ein sehr junger, nach dem Prototypen T Tauri benannter Stern, der dabei ist, zu kontrahieren, in dessen Kernbereich aber noch keine Kernfusion gezündet hat.

„Frühere Studien zeigen, dass T Cha ein lohnendes Ziel sein könnte, wenn man untersuchen will, wie Planetensysteme entstehen”, erklärt Johan Olofsson vom Max-Planck-Institut für Astronomie in Heidelberg. „Allerdings ist T Cha relativ weit von uns entfernt. Daher brauchten wir leistungsstarke Instrumente wie das Very Large Telescope Interferometer (VLTI), um die Details auflösen und nachweisen zu können, was in der Staubscheibe vor sich geht.” Die Astronomen beobachteten T Cha zuerst mit dem Instrument AMBER am VLT Interferometer (VLTI). AMBER arbeitet im nahen Infrarot und kombiniert das Licht von allen vier VLT-Hauptteleskopen zu einem virtuellen Teleskop mit 130 Metern Durchmesser.

Unbekanntes Objekt reißt Lücke in Staubscheibe

Die Aufnahmen enthüllten, dass ein Teil des Scheibenmaterials einen dünnen Staubring in einem Abstand von nur 20 Millionen Kilometern vom Stern gebildet hat. Hinter diesem inneren Teil der Scheibe entdeckten sie einen Bereich, der frei von Staub ist. Der äußere Teil der Scheibe beginnt bei einem Abstand von etwa 1,1 Milliarden Kilometern vom Stern. „Die Lücke in der Staubscheibe um T Cha war für uns ein eindeutiger Hinweis“, erklärt Nuria Huélamo vom spanischen Centro de Astrobiología und von ESAC. „Offenbar hatten wir erstmals direkt beobachtet, wie ein Begleiter des Sterns sich in der protoplanetaren Scheibe eine Schneise gräbt.”

Einen solchen Begleiter direkt zu beobachten und zu identifizieren, ist nicht ganz einfach, da er so nahe an dem viel helleren Stern steht. Um dieses Ziel zu erreichen, musste das Team das VLT-Instrument NACO in dem neuartigen, für Beobachtungen dieser Art besonders geeigneten „Sparse Aperture Masking”-Modus verwenden. Mit der adaptiven Optik des Instruments lassen sich Störeffekte eliminieren, die durch die Erdatmosphäre verursacht werden; so wird die Schärfe astronomischer Aufnahmen signifikant verbessert. Bei der speziellen „Sparse Aperture“-Technik wird anstelle des Lichtes mehrerer Teleskope das Licht verschiedener Spiegelbereiche eines Einzelteleskops kombiniert.

Brauner Zwerg oder junger Planet

Nach sorgfältiger Auswertung der Daten fanden die Astronomen tatsächlich das deutliche Signal eines Objekts in der Lücke der Staubscheibe. Der Begleiter kreist offenbar nahe am äußeren Scheibenrand in einer Entfernung von etwa einer Milliarde Kilometern vom Stern – das entspricht etwas mehr als dem Abstand Jupiters von der Sonne.

Den Astronomen gelang damit der erste direkte Nachweis eines Objektes, das wesentlich kleiner ist als ein Stern und sich in einer Lücke in der protoplanetaren Staubscheibe um einen jungen Stern befindet. Es gibt Hinweise darauf, dass der Begleiter kein normaler Stern sein kann, sondern entweder ein Brauner Zwerg, der von Staub umgeben ist, oder – was besonders interessant wäre – ein Planet, der sich gerade erst gebildet hat.

„Mit zukünftigen Beobachtungen möchten wir mehr über den Begleiter und die Scheibe in Erfahrung bringen und beispielsweise die Frage klären, woher der Staub im inneren Bereich der Scheibe stammt”, schließt Huélamo. (Astronomy & Astrophysics, 2011; DOI: 10.1051/0004-6361/201016074)

(European Southern Observatory – ESO, 25.02.2011 – NPO)