Forskerhold observerer varme støvringe omkring stjerner i et nyt bølgelængdeområde

Fænomenet varme støvringe – en ophobning af partikler på størrelse med submikrometer i umiddelbar nærhed af stjerner – blev først opdaget uden for vores solsystem i 2006. De dannes så tæt på stjerner, at de kan nå temperaturer på op til 1, 000 grader Celsius. Imidlertid, støvpartiklerne er svære at observere på grund af deres lille størrelse, og deres oprindelse er stadig ukendt.

For første gang, dette fænomen er nu blevet observeret i et nyt bølgelængdeområde med den ekstremt høje opløsning af instrumentet MATISSE (Multi AperTure mid-Infrared Spectro Scopic Experiment) ved Paranal Observatory of European Southern Observatory (ESO) i Chile. Også involveret var arbejdsgruppen Star and Planet Formation fra Kiel University. Deres resultater, for nylig offentliggjort i tidsskriftet Månedlige meddelelser fra Royal Astronomical Society Letters , give et centralt grundlag for yderligere undersøgelser for at forklare fænomenet med disse støvringe.

Unikke observationer i et bølgelængdeområde, som ikke tidligere var tilgængelige

Støvringe, også kendt som "støvskiver" eller "affaldsbælter, " er et resultat af kollisioner af affald og små kroppe, der er tilbage efter dannelsen af ​​planeter - dette har været kendt i flere årtier. I vores solsystem, for eksempel, en sådan ophobning kan findes mellem Mars og Jupiters kredsløb, det såkaldte "asteroidebælte". Imidlertid, de varme støvringe tæt på stjerner opdaget i 2006 er et mysterium. Hvordan kunne de dannes og overleve i milliarder af år under de ekstreme forhold, som de er udsat for?

Præcis information om deres rumlige struktur og materialesammensætning kunne hjælpe med at forstå fænomenet varme støvringe og deres dannelse bedre. De nu offentliggjorte observationer med MATISSE er et centralt skridt hen imod dette, håber forskerne. "Vi var i stand til at observere de varme støvringe ikke kun med en høj opløsning, men også i bølgelængdeområdet omkring 3 mikrometer, hvor disse ringe er særligt lyse, siger Sebastian Wolf, Professor i astrofysik og leder af forskningsgruppen Star and Planet Formation ved Kiel Universitet. "Dette område var ikke tilgængeligt med tidligere observationsinstrumenter, og det giver os nu et unikt indblik i dette fænomen."

Wolfs forskningsgruppe er en del af et internationalt konsortium af forskere fra Tyskland, Frankrig, Holland og Østrig, der havde udviklet observationsinstrumentet MATISSE over en periode på tolv år. I 2019, verdens kraftigste melleminfrarøde interferometriske instrument gik i drift ved VLTI (Very Large Telescope Interferometer) fra European Southern Observatory (ESO) i Chile. Op til fire teleskoper kan bruges til at registrere den infrarøde stråling fra himmellegemer - denne målemetode er kendt som interferometri. Det betyder, at forskerne ikke modtager direkte billeder af objekterne, men fra den tekniske måling, der kan drages konklusioner om deres udseende og egenskaber. Ved at kombinere fire teleskoper, MATISSE opnår en enorm opløsning, hvilket ville svare til et 200 meter teleskop. Med MATISSEs hidtil usete præcision, indsigt i den tidligste udvikling af planeter og i sidste ende dannelsen af ​​solsystemet er mulige.

Forskerholdet, som omfattede forskere fra University College London, Large Binocular Telescope Observatory i Tucson (USA) og universiteterne i Arizona, Cˆote d'Azur og Jena, samt Kiel, observerede stjernen Kappa Tucanae. Det er placeret i stjernebilledet "Tukan, " som kun er synlig fra den sydlige halvkugle. Stjernen er omkring to milliarder år gammel - mindre end halvt så gammel som vores sol - og omkring 69 lysår væk fra Jorden. Baseret på de nu indsamlede data, forskerne var i stand til at bestemme den nøjagtige position af støvringen omkring "Kappa Tucanae" og støvets egenskaber.

Resultaterne tillader yderligere forskning for støvringenes oprindelse

"Denne information er vigtige krav for at finde oprindelsen til fænomenet, " siger Dr. Florian Kirchschlager, første forfatter, tidligere forskningsassistent i Wolfs gruppe og nu ansat på University College London. "Vi er selvfølgelig særligt glade for, at det også er de første data fra instrumentet, der overhovedet er blevet offentliggjort." Som en del af hans forskning ved Kiel University, Kirchschlager udførte feasibility-undersøgelsen af ​​observationerne af "Kappa Tucanae." Fordi støvringe ikke kun er bittesmå i astronomisk forstand, men også relativt svage. "Dette var udfordrende, selv for MATISSE. Det faktum, at observationerne alligevel var vellykkede, understreger instrumentets unikke potentiale, " understreger medforfatter Dr. Steve Ertel, der var ph.d. studerende i Wolfs forskningsgruppe og arbejder nu på University of Arizona.

"De observationsdata, der nu er indsamlet og evalueret, danner grundlag for vores videre forskning i en forklaringsmodel for de varme støvringe, " siger ulv, stedfortrædende talsmand i forskningsenheden FOR 2285 "Debris Disks in Planetary Systems, " som er baseret på Friedrich Schiller University Jena under ledelse af professor Alexander Krivov.