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SOFIA bestätigt bemerkenswerte Ähnlichkeit mit unserem Sonnensystem

5. Mai 2017; Dörte Mehlert (mehlert@dsi.uni-stuttgart.de)

Künsterische Darstellung von eps Eri
Künstlerische Darstellung des Epsilon Eridani Systems. Vorne
rechts ist der jupiterähnliche Planet zu sehen, der auf einer
Umlaufbahn am äußeren Rand eines Asteroidengürtels seinen
Zentralstern eps Eri umkreist. Im Hintergrund ist ein weiterer
Asteroiden- oder Kometengürtel angedeutet. Die Ähnlichkeit des
Planetensystems um eps Eri mit unserem Sonnensystem ist
bemerkenswert – und das, obwohl eps Eri deutlich jünger ist als
unsere Sonne. Credits: NASA/SOFIA/Lynette Cook

SOFIA – das Stratosphären Observatorium für Infrarot Astronomie – hat kürzlich bei der Untersuchung eines nahegelegenen Planetensystems festgestellt, dass dessen Aufbau dem unseres eigenen Sonnensystems in bemerkenswerter Weise ähnelt.

In einer Entfernung von 10,5 Lichtjahren befindet sich am Südhimmel im Sternbild Eridanus der Stern Epsilon Eridani, kurz: eps Eri. Er ist eine jüngere Version unserer Sonne und der Zentralstern des nächstgelegenen Planetensystems um einen sonnenähnlichen Stern. Für Astronomen ist dies der ideale Ort, um zu erforschen, wie Planetensysteme wie das Unsere entstehen können. Auch Babylon 5, die berühmte Weltraumstation aus gleichnamiger Science Fiction Fernsehserie, soll sich hier befinden …

Frühere Studien haben gezeigt, dass eps Eri von einer sogenannten Trümmerscheibe umgeben ist, in der übrig gebliebenes Material den Stern umkreist, nachdem die Planetenbildung schon abgeschlossen ist. Diese Überbleibsel können sowohl aus Gas und Staub bestehen, als auch aus Fels- oder Eisbrocken.  Derartige Trümmerscheiben können ausgedehnt und durchgängig sein oder sich in Ringen konzentrieren, ähnlich wie der Asteroiden- oder der Kuipergürtel in unserem Sonnensystem. Zusätzliche Bewegungsmessungen von eps Eri zeigen, dass ein Planet mit Jupitermasse den Stern in einem ähnlichen Abstand umkreist, wie der Gasriese unsere Sonne.

Skizze des eps Eri Systems
Eine Skizze des inneren und äußeren Bereichs des
Epsilon cEridani Systems im Vergleich zu unserem Sonnensystem.
Credits: NASA/JPL/Caltech/R. Hurt (SSC)

Kate Su von der University of Arizona in Tucson konnte nun zusammen mit ihrem Forschungsteam anhand neuer SOFIA Daten zwischen zwei möglichen Modellen für die Position des warmen Scheibenanteils im eps Eri System unterscheiden. Nach dem ersten Modell ist dieses warme Material in zwei schmalen Ringen konzentriert, die jeweils der Position des Asteroidengürtels beziehungsweise der Umlaufbahn des Uranus in unserem Sonnensystem entsprechen. Das andere Modell besagt, dass warmer Staub, der ursprünglich aus einer Region ähnlich des Kuipergürtels stammt, in einer ausgedehnten durchgehenden Scheibe verteilt ist und weder in einer Art Asteroidengürtel konzentriert, noch mit einem Planeten im Innern des Systems verknüpft ist.

Aufgrund der SOFIA Daten konnten Su und ihr Team nun eindeutig das erste Modell bestätigen: Das warme Material um eps Eri ist in mindestens einem schmalen Gürtel konzentriert und nicht in einer ausgedehnten Scheibe verteilt. Mit den SOFIA Daten konnte die Astronomin dreimal kleinere Strukturen unterscheiden als mit früheren Aufnahmen des Spitzer-Weltraumteleskops. Mit dem verwendeten Instrument FORCAST (Faint Object infraRed CAmera for the SOFIA Telescope) konnte das Forscherteam um Su die starke mittlere Infrarotstrahlung des warmen Staubes um eps Eri bei einer Wellenlänge von 25-40 Mikrometern beobachten – einem Bereich, der vom Erdboden aus nicht zu detektieren ist.

„Das hohe räumliche Auflösungsvermögen von FORCAST, der einzigartige Wellenlängenbereich, den dieses Instrument abdeckt und seine Empfindlichkeit haben es uns ermöglicht, den warmen Teil der Trümmerscheibe um eps Eri genauestens zu untersuchen“, sagt Kate Su. „Es ist wirklich beeindruckend, wie sehr der Aufbau des Planetensystems um eps Eri – eine jüngere Kopie unserer Sonne - dem unseren ähnelt.“

Die Ergebnisse dieser Untersuchung wurden am 25. April 2017 im Astronomical Journal veröffentlicht.

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Kontakt: Dörte Mehlert, Email: mehlert@dsi.uni.stuttgart.de; Tel.: 0711 - 685-69632

SOFIA, das Stratosphären Observatorium Für Infrarot Astronomie, ist ein Gemeinschaftsprojekt des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR; Fond: 50OK0901 und 50OK1301) und der National Aeronautics and Space Administration (NASA). Es wird auf Veranlassung des DLR mit Mitteln des Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages und mit Mitteln des Landes Baden-Württemberg und der Universität Stuttgart durchgeführt. Der wissenschaftliche Betrieb wird auf deutscher Seite vom Deutschen SOFIA Institut (DSI) der Universität Stuttgart koordiniert, auf amerikanischer Seite von der Universities Space Research Association (USRA). Die Entwicklung der deutschen Instrumente ist finanziert mit Mitteln der Max-Planck-Gesellschaft (MPG), der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) und des DLR.