Staub dringt überall ein, besonders in der Umgebung junger Sterne. Wenn es jedoch um das Vorhandensein von Staub im interplanetaren Raum um reife Sterne wie die Sonne geht, stellt sich heraus, dass sie die besten Voraussetzungen für die Suche und direkte Beobachtung von Exoplaneten bieten.
"Staub ist an beiden Enden ein Stock, wenn es darum geht, ferne Planeten zu beobachten", sagt Brtran Mennesson vom Jet Propulsion Laboratory der NASA in Pasadena, Kalifornien. "Das Vorhandensein von Staub kann auf das Vorhandensein von Planeten hindeuten, aber zu viel Staub kann es nicht ermöglichen, sie zu beobachten."
Verwendung des Keck-Interferometers (ehemals ein NASA-Projekt) zusammen mit zwei 10-Meter-Doppelfernrohren für optische Infrarotbeobachtungen am Keck-Observatorium auf dem Gipfel von Mauna Kea, Hawaii, in den Jahren 2008-2011. Es wurde festgestellt, dass etwa die Hälfte von ihnen einen geringen Anteil an warmem Staub aufweist. Die Ergebnisse dieser Studie sowie die Auswirkungen auf die Erforschung fremder Welten werden am 8. Dezember in der Online-Veröffentlichung des Astrophysical Journal veröffentlicht.
Zwei 10-Meter-Doppelteleskope im Keck-Observatorium installiert
Heutzutage können viele Exoplaneten direkt von Boden- und Weltraumobservatorien aus beobachtet werden, aber diese Exoplaneten haben kalte Umlaufbahnen, die weit vom Mutterstern entfernt sind. Der Einsatz einer Kombination aus fortschrittlichen Instrumenten und modernen Bildverarbeitungstechniken kann die Blendung des Zielsterns (den der Exoplanet sonst aus unserer Sicht verbergen könnte) blockieren und neue fremde Welten (große Gasriesen) entdecken. Um die kleinen Felsenwelten in der bewohnbaren Zone der Sterne zu sehen, muss jedoch ein weiterer technologischer Durchbruch stattfinden, damit diese kompakten Welten erkannt werden können. Sobald dies erreicht ist, haben Astronomen die Möglichkeit, kleine Exoplaneten in Wohngebieten direkt zu beobachten.
"Wenn wir die Blendung des Sterns nicht verhindern, werden wir geblendet und können die Planeten nicht unterscheiden", sagte der Co-Autor Raphael Millan-Gabe vom California Institute of Technology in Pasadena, der häufig mit der NASA zusammenarbeitet, um Exoplaneten zu visualisieren.
Die bewohnbare Zone um den Stern ist eine Region, in der Wasser (falls vorhanden) in flüssiger Form auf der Oberfläche einer kleinen felsigen Welt verbleiben kann. Gleichzeitig sollte die Temperatur dieser Welt „nicht zu heiß“, aber auch „nicht zu kalt“ sein. Daher wird diese Region oft als "Goldlöckchen-Zone" bezeichnet. Die Erde befindet sich im Zentrum der Goldlöckchen-Zone unseres Sterns und ist der einzige bekannte Planet im Universum, der Leben hat. Deshalb ist flüssiges Wasser eine kritische Voraussetzung für die Entwicklung des Lebens in der Form, in der wir es kennen.
Warmer Staub kann jedoch ein schwerwiegendes Hindernis sein, um die Lebensräume anderer Sterne besser zu verstehen. Während seine Anwesenheit möglicherweise Bausteine für die felsigen Welten darstellt, reflektiert der Staub selbst möglicherweise das Licht dieser Exoplaneten und erhöht so die Komplexität ihrer direkten Beobachtung.
Material "fließt" von kälteren Staubbändern in ein warmes Band.
Mithilfe der Daten des Keck-Interferometers stellten die Forscher fest, dass Sterne wie die Sonne in ihren abgelegenen Regionen Kaltstaubgürtel haben, in ihren Wohngebieten jedoch auch Warmstaubgürtel. Wenn der Stern hingegen keinen kalten Staubgürtel hat, dann hat er keinen warmen Gürtel. Dies ist das erste Mal, dass ein solches Muster ermittelt wurde. So haben Sterne ohne kalten Staubgürtel weniger warmen Staub und sind daher die besten Kandidaten für die Suche nach außerirdischen Welten.
"Wir wollen vermeiden, nach Planeten zu suchen, die" im Staub begraben "sind", sagte Mennesson. "Staub leuchtet im Infrarot und reflektiert das sichtbare Sternenlicht, sodass es das Licht des Planeten blockiert."
Dieses Muster erklärt auch, warum alle ausgereiften Sternsysteme einen warmen Staubgürtel haben. Die staubige interplanetare Umgebung der jungen Sterne ist gemischt - die Überreste der Planetenbildung, die Planeten selbst, Kometen und Asteroiden werfen viel Staub auf. In reifen Sternensystemen wie unserem Sonnensystem setzt sich dieser warme Staub ab und bildet Planeten in stabilen Umlaufbahnen. So fanden die Forscher eine dynamische Verbindung zwischen dem äußeren (gekühlten) und dem inneren (warmen) Staubgürtel um reife Sterne.
"Der äußere Riemen überträgt das Material irgendwie auf den inneren warmen Riemen", sagte Jeff Bryden vom Jet Propulsion Laboratory und Mitautor der Studie. "Diese Übertragung von Materie kann durch einen reibungslosen Übergang der Substanz von den Außengrenzen nach innen oder auf Kosten einer größeren Anzahl von Kometen erklärt werden."
