Staubwolken entfernen sich rasend von Stern

In der Staubscheibe um den jungen Stern AU Microscopii geschieht Ungewöhnliches: Wolken aus Staub rasen mit Geschwindigkeiten von bis zu zehn Kilometern pro Sekunde nach außen – schnell genug, um das System des Sterns zu verlassen. Ein internationales Forscherteam hat die überraschenden, niemals zuvor bei einem Stern beobachteten Bewegungen mit einem neuen Zusatzgerät am Very Large Telescope der Europäischen Südsternwarte ESO in Chile aufgespürt. Bislang gäbe es für die rasante Bewegung keine plausible Erklärung, so die Wissenschaftler im Fachblatt „Nature“.

Die Staubscheibe ist als dünne Struktur rechts und links vom durch eine dunkle Scheibe abgedecktem Stern zu sehen und zeigt Verdichtungen an unterschiedlichen Stellen.
Veränderungen in der Staubscheibe um AU Microscopii

„Innerhalb weniger Jahre haben sich die Strukturen deutlich weiter vom Stern entfernt“, sagt Thomas Henning vom Max-Planck-Institut für Astronomie in Heidelberg. „Zum ersten Mal beobachten wir damit nicht nur die Struktur einer Trümmerscheibe, sondern können zusehen, wie sich die Scheibe verändert.“ AU Microscopii ist ein 32 Lichtjahre entfernter, roter Zwergstern mit der halben Masse unserer Sonne. Mit einem Alter von 23 Millionen Jahren ist er sehr jung, der Prozess der Planetenentstehung ist bei dem Stern vermutlich noch nicht vollständig abgeschlossen.

Frühere Beobachtungen deuten auf einen Ring aus Planetesimalen – Planetenbausteinen – in einem Abstand von etwa 40 Astronomischen Einheiten um den Stern hin. Eine Astronomische Einheit entspricht der Entfernung Erde-Sonne in unserem Sonnensystem. Bis in eine Entfernung von rund 200 Astronomischen Einheiten erstreckt sich um AU Microscopii eine Staubscheibe, gespeist vermutlich durch Kollisionen zwischen den Planetesimalen. Von der Erde aus schauen wir fast genau auf die Kante dieser Scheibe, die eine starke Asymmetrie zeigt: Die nordwestliche Seite strahlt deutlich heller als die südöstliche, dafür enthält die schwächere Seite zahlreiche Verdichtungen.

Henning und seine Kollegen haben diese Verdichtungen im August mit dem neuen, speziell für die Beobachtung der Umgebung von Sternen entwickelten Zusatzgerät Sphere am Very Large Telescope beobachtet. Die Forscher erwartete eine Überraschung: Im Vergleich zu Aufnahmen mit dem Weltraumteleskop Hubble aus den Jahren 2010 und 2011 hatten sich die Verdichtungen erheblich vom Stern weg bewegt, und zwar um drei bis acht Astronomische Einheiten.

Die Astronomen listen eine ganze Reihe möglicher Erklärungen für die rasante Bewegung der Staubwolken auf, von gravitativen Wechselwirkungen mit großen, bislang nicht nachgewiesenen Planeten bis zu – tatsächlich beobachteten – Strahlungsausbrüchen des jungen Sterns. Doch all diese Szenarien können nicht erklären, warum sich die Verdichtungen bevorzugt auf einer Seite der Staubscheibe befinden. Eine mögliche, wenn auch höchst spekulative Lösung wäre die Wechselwirkung von Strahlungsausbrüchen des Sterns mit der Magnetosphäre eines großen Planeten. Weitere Beobachtungen mit Sphere, aber auch dem Atacama large Millimeter/Submillimeter Array ALMA sollen nun zeigen, wie sich die Wolken weiter bewegen, wie stabil sie sind und ob es einen Zusammenhang zwischen ihrer Entstehung und Strahlungsausbrüchen des Sterns gibt.