Astrophysiker unter der Leitung eines Teams vom Trinity College Dublin haben zum ersten Mal eine große Anzahl von Exokometengürteln um nahegelegene Sterne und die winzigen Kieselsteine darin abgebildet. Die kristallklaren Bilder zeigen das Licht, das von diesen millimetergroßen Kieselsteinen in den Gürteln ausgestrahlt wird, die 74 nahegelegene Sterne verschiedensten Alters umkreisen – von Sternen, die gerade erst geboren werden, bis hin zu solchen in reiferen Systemen wie unserem eigenen Sonnensystem .
Die REASONS-Studie (REsolved ALMA and SMA Observations of Nearby Stars) stellt einen bedeutenden Meilenstein in der Erforschung von Exokometengürteln dar, da ihre Bilder und Analysen zeigen, wo sich die Kieselsteine und damit die Exokometen befinden. Sie sind typischerweise mehrere zehn bis Hunderte von AE (die Entfernung von der Erde zur Sonne) von ihrem Zentralstern entfernt.
In diesen Regionen ist es so kalt (-250 bis -150 Grad Celsius), dass die meisten Verbindungen, einschließlich Wasser, auf diesen Exokometen als Eis gefroren sind. Was die Astrophysiker daher beobachten, ist, wo sich die Eisreservoirs von Planetensystemen befinden. REASONS ist das erste Programm, das die Struktur dieser Gürtel für eine große Auswahl von 74 exoplanetaren Systemen enthüllt.
Das Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) ist ein Array aus 66 Radioteleskopen in der Atacama-Wüste im Norden Chiles, während das Submillimeter Array (SMA) ein ähnliches Array mit acht Elementen auf Hawaii ist. Beide beobachten elektromagnetische Strahlung im Millimeter- und Submillimeter-Wellenlängenbereich. Diese Studie nutzte beides, um Bilder zu erstellen, die mehr Informationen über Exokometenpopulationen lieferten als je zuvor.
„Exokomete sind Gesteins- und Eisbrocken mit einer Größe von mindestens 1 km, die innerhalb dieser Gürtel zusammenschlagen und die Kieselsteine erzeugen, die wir hier mit den ALMA- und SMA-Teleskopreihen beobachten. Exokometengürtel kommen auf mindestens 20 % der Planetenoberfläche vor Systeme, einschließlich unseres eigenen Sonnensystems“, sagte Luca Matrà, außerordentlicher Professor an der Trinity School of Physics und leitender Autor des Forschungsartikels, der gerade in der Fachzeitschrift veröffentlicht wurde Astronomie und Astrophysik.
Dr. Sebastián Marino, Forschungsstipendiat der Royal Society University an der University of Exeter und Mitautor dieser Studie, fügte hinzu: „Die Bilder zeigen eine bemerkenswerte Vielfalt in der Struktur von Gürteln. Einige sind schmale Ringe, wie im kanonischen Bild eines Gürtels.“ ‚ wie der Edgeworth-Kuiper-Gürtel unseres Sonnensystems, aber eine größere Anzahl von ihnen ist breit und wahrscheinlich besser als ‚Scheiben‘ als als Ringe zu beschreiben.
Einige Systeme haben mehrere Ringe/Scheiben, von denen einige exzentrisch sind, was ein Beweis dafür ist, dass noch nicht nachweisbare Planeten vorhanden sind und deren Schwerkraft die Verteilung der Kieselsteine in diesen Systemen beeinflusst.
„Die Stärke einer großen Studie wie REASONS liegt darin, bevölkerungsweite Eigenschaften und Trends aufzudecken“, erklärte Prof. Matrà.
„Zum Beispiel wurde bestätigt, dass die Anzahl der Kieselsteine bei älteren Planetensystemen abnimmt, wenn die Gürtel größerer Exokometen auslaufen, die zusammenprallen, aber es zeigte sich zum ersten Mal, dass dieser Rückgang der Kieselsteine schneller ist, wenn der Gürtel näher am Zentralstern liegt.“ zeigte auch indirekt – durch die vertikale Dicke der Gürtel –, dass in diesen Gürteln wahrscheinlich nicht beobachtbare Objekte mit einer Größe von bis zu 140 km bis zur Mondgröße vorhanden sind.
Dr. David Wilner, leitender Astrophysiker am Zentrum für Astrophysik | Harvard & Smithsonian betonten: „Arrays wie ALMA und SMA, die in dieser Arbeit verwendet werden, sind außergewöhnliche Werkzeuge, die uns weiterhin unglaubliche neue Einblicke in das Universum und seine Funktionsweise ermöglichen. Die REASONS-Umfrage erforderte einen großen Gemeinschaftsaufwand und hat einen unglaublichen bleibenden Wert.“ , mit mehreren möglichen Wegen für zukünftige Untersuchungen.
„Zum Beispiel wird der REASONS-Datensatz der Gürtel- und Planetensystemeigenschaften Studien zur Entstehung und Entwicklung dieser Gürtel sowie Folgebeobachtungen im gesamten Wellenlängenbereich ermöglichen, vom JWST bis zur nächsten Generation extrem großer Teleskope und dem bevorstehenden ALMA.“ ARKS Large Program, um die Details dieser Gürtel noch weiter zu vertiefen.
