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MPIfR Pressemitteilung: "Blick auf die innerste Umgebung von Sternen - der Stoff, aus dem Planeten entstehen"
Donnerstag 24. November 2005, von Gerd Weigelt


http://www.mpifr-bonn.mpg.de/public/pr/pr-mwc297.html

Zwei internationale Forscher-Teams mit Beteiligung von Wissenschaftlern des Max-Planck-Instituts für Radioastronomie in Bonn haben mit dem neuen Instrument AMBER des Very Large Telescope Interferometer der Europäischen Südsternwarte (ESO) erste Ergebnisse gewonnen. Eine Forschergruppe hat die Gas- und Staubscheibe sowie den Sternwind in der Umgebung des jungen Sterns MWC 297 untersucht. Basierend auf diesen Ergebnissen wurden bisher unbekannte Eigenschaften der innersten Umgebung des Sterns entschlüsselt. In dieser Region können neue Planeten aus dem Gas und Staub der Scheibe entstehen. Einer anderen Gruppe von Forschern gelang es erstmals, das Gas- und Staubmaterial zu analysieren, das den Überriesen-Stern CPD-572874 umgibt.

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Abbildung 1
Künstlerische Darstellung der innersten Umgebung des jungen Sterns MWC 297 (Querschnitt). Die Messungen mit dem ESO Very Large Telescope Interferometer und dem AMBER-Instrument zeigen, dass die innerste Umgebung des Sterns aus einer Gas- und Staubscheibe und einem Sternwind über- und unterhalb der Scheibe besteht. In dieser Region können aus dem Material der Scheibe neue Planeten entstehen. Das gezeigte Gebiet hat etwa die Ausdehnung der Bahn des Planeten Mars. Bild: AMBER Konsortium. Höhere Auflösung (110 kByte) durch Anklicken.

Um die innerste Region des jungen Sterns MWC 297 mit bisher unerreichter Genauigkeit untersuchen zu können, wurden zwei Teleskope des Very Large Telescope Interferometer (VLTI) der ESO auf dem Berg Cerro Paranal in Chile eingesetzt. Jedes dieser beiden Riesen-Teleskope hat einen Spiegeldurchmesser von 8,2 Meter. Der Abstand der Teleskope beträgt 47 Meter. Beide Teleskope erzeugten Bilder von MWC 297 im infraroten Spektralbereich. Die gleichzeitige Überlagerung dieser Infrarot-Bilder ermöglichte eine sehr hohe Auflösung. Dieses Verfahren wird als Infrarot-Interferometrie bezeichnet. Die Messungen von MWC 297 wurden mit dem neuen Interferometrie-Instrument AMBER des VLTI durchgeführt, das gleichzeitig interferometrische Bildüberlagerung und Zerlegung des Lichtes in einzelne Wellenlängen (Spektroskopie) ermöglicht.

Die Untersuchung von MWC 297 hat ein international zusammengesetztes Team durchgeführt, das von Fabien Malbet von der Universität Grenoble geleitet wurde. Das AMBER-Interferometrie-Instrument wurde für die Europäische Südsternwarte von einem internationalen Konsortium gebaut, an dem folgende Institute beteiligt sind: Laboratoire Universitaire d’Astrophysique de Nice, Laboratoire d’Astrophysique de l’Observatoire de Grenoble, Laboratoire Gemini de l’Observatoire de la Cote d’Azur, Max-Planck-Institut für Radioastronomie in Bonn und Osservatorio Astrofisico di Arcetri in Florenz. Principle Investigator dieses Projektes ist Romain Petrov von der Universität Nizza. Für die Entwicklung der Infrarot-Kamera und die Datenerfassungssoftware war die Forschungsgruppe von Gerd Weigelt am Max-Planck-Institut für Radioastronomie verantwortlich.

Die Messung des jungen Sterns MWC 297 ist eines der ersten Forschungsergebnisse, das mit dem neuen AMBER-Instrument erhalten wurde. Es zeigt sich, dass MWC 297 von einer riesigen Scheibe aus Staub und Gas umgeben ist, die als Akkretionsscheibe bezeichnet wird. Diese Akkretionsscheibe strahlt bei vielen unterschiedlichen Wellenlängen im infraroten Spektralbereich. Zusätzlich existiert ein intensiver Sternwind, der vom Stern mit hoher Geschwindigkeit weggeblasen wird. Dieser Sternwind strahlt im infraroten Spektralbereich nur Licht einer einzigen Wasserstoff-Emissionslinie (Brackett-Gamma-Linie) aus. Mit AMBER können nun beide Lichtbestandteile getrennt gemessen werden. Dadurch wird es erstmals möglich, sowohl die Ausdehnung der Akkretionsscheibe als auch die des Sternwindes zu bestimmen. Die Infrarot-Strahlung der Scheibe entsteht in einem Gebiet, das 1,75 Astronomische Einheiten groß ist. Eine Astronomische Einheit ist gleich der Entfernung der Erde von der Sonne (150 Millionen Kilometer). Das Wasserstofflicht des Sternwindes kommt hingegen aus einem viel größeren Gebiet mit einer Ausdehnung von 2,5 Astronomischen Einheiten.

Zur genauen Auswertung der Messdaten wurde eine neue Modellierungsmethode eingesetzt, mit deren Hilfe gleichzeitig die Akkretionsscheibe und der Sternwind interpretiert werden können. Demnach stößt der Stern das ionisierte Gas des Sternwindes in fast alle Raumrichtungen aus. Während das Gas in der Nähe der Scheibe eine Expansionsgeschwindigkeit von nur 60 km/s hat, bewegt sich der Sternwind in polarer Richtung mit Geschwindigkeiten von bis zu 600 km/s. Diese Ergebnisse zeigen, dass es mit AMBER möglich ist, die physikalischen Eigenschaften des Materials in der Umgebung von jungen Sternen mit höchster Auflösung zu untersuchen. Da sich in solchen Gebieten auch Planeten bilden, können nun völlig neuartige Informationen über die Entstehung von Planeten gewonnen werden.

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Abbildung 2
Das AMBER-Instrument. Der komplexe Aufbau enthält eine große Anzahl von optischen und mechanischen Komponenten für Interferometrie und gleichzeitig Spektroskopie. Bild: AMBER-Konsortium.

Beim zweiten Forschungsprojekt, das mit AMBER unter der Leitung von Armando Domiciano de Souza vom Max-Planck-Institut für Radioastronomie in Bonn durchgeführt wurde, konnte erstmalig Licht von 3 der 4 großen 8,2-Meter-Teleskope des VLTI erfolgreich überlagert werden. Im Gegensatz zu MWC 297 handelte es sich bei dem beobachteten Objekt CPD-57°2874 um keinen jungen Stern, sondern um einen massereichen Stern in einer späten Phase seiner Existenz. Dieser Stern, ein sogenannter Überriese, ist ungefähr 10000-mal leuchtkräftiger als unsere Sonne und etwa 50-mal so groß. Mit einer Entfernung von 8000 Lichtjahren ist er etwa 10-mal weiter von der Erde entfernt als MWC 297. Die detaillierten AMBER-Beobachtungen von CPD-57°2874 haben entscheidend dazu beigetragen, unser Verständnis vom Ursprung und den physikalischen Eigenschaften der Materie in der Umgebung von Überriesen-Sternen zu verbessern.


Originalveröffentlichungen:

- "Disk and wind interaction in the young stellar object MWC297 spatially resolved with VLTI/AMBER". F. Malbet, M. Benisty, W.J. de Wit, S. Kraus, A. Meilland, F. Millour, E. Tatulli, J.-P. Berger, O. Chesneau, K.-H. Hofmann, A. Isella, A. Natta, R. Petrov, T. Preibisch, P. Stee, L. Testi, G. Weigelt, P. Antonelli, U. Beckmann, Y. Bresson, A. Chelli, G. Duvert, L. Glšuck, P. Kern, S. Lagarde, E. Le Coarer, F. Lisi, K. Perraut, S. Robbe-Dubois, A. Roussel, G. Zins, M. Accardo, B. Acke, K. Agabi, B. Arezki, E. Aristidi, C. Baffa, J. Behrend, T. Blöcker, S. Bonhomme, S. Busoni, F. Cassaing, J.-M. Clausse, J. Colin, C. Connot, A. Delboulbé, T. Driebe, M. Dugué, P. Feautrier, D. Ferruzzi, T. Forveille, E. Fossat, R. Foy, D. Fraix-Burnet, A. Gallardo, S. Gennari, A. Glentzlin, E. Giani, C. Gil, M. Heiden, M. Heininger, D. Kamm, D. Le Contel, J.-M. Le Contel, B. Lopez, Y. Magnard, A. Marconi, G. Mars, G. Martinot-Lagarde, P. Mathias, J.-L. Monin, D. Mouillet, D. Mourard, P. Mége, E. Nussbaum, K. Ohnaka, J. Pacheco, F. Pacini, C. Perrier, P. Puget, Y. Rabbia, S. Rebattu, F. Reynaud, A. Richichi, M. Sacchettini, P. Salinari, D. Schertl, W. Solscheid, P. Stefanini, M. Tallon, I. Tallon-Bosc, D. Tasso, J.-C. Valtier, M. Vannier, N. Ventura, M. Kiekebusch, F. Rantakyro, and M. Schöller. Publikation in der Zeitschrift Astronomy and Astrophysics.
- "VLTI/AMBER and VLTI/MIDI spectro-interferometric observations of the B[e] supergiant CPD-57 2874". A. Domiciano de Souza, T. Driebe, O. Chesneau, K.-H. Hofmann, S. Kraus, A. S. Miroshnichenko, K. Ohnaka, R. G. Petrov, Th. Preibisch, P. Stee, G. Weigelt, F. Lisi, F. Malbet and A. Richichi. Publikation in der Zeitschrift Astronomy and Astrophysics.

Parallele Pressemitteilungen der beteiligten Institute:
- "Coup d’œil sur la zone de formation des planètes autour d’une jeune étoile", CNRS Communiqué de presse.
- INAF.
- ESO, ESO Press Release 29/05 vom 24. November 2005.
- Superscharfer Infrarot-Blick auf die Sterne, Frühere Pressemitteilung PRI (MPIfR) 04/04 (1) vom 5. April 2004 zur Erstbeobachtung ("First Light") mit der AMBER-Kamera am VLT.

Weiterführende Informationen:
- Forschungsgruppe Infrarot-Interferometrie am Max-Planck-Institut für Radioastronomie.
- Homepage des VLTI-Projekts bei der Europäischen Südsternwarte (ESO).
- Homepage des AMBER-Projekts.

Das AMBER-Konsortium: Observatoire de la Cote d’Azur, Laboratoire Universitaire d’Astrophysique de Nice, Laboratoire d’Astrophysique de Grenoble, MPI für Radioastronomie, Bonn, Osservatorio Astrofisico di Arcetri.

Kontakt:
- Prof. Gerd Weigelt, Direktor am MPIfR und Leiter der Forschungsgruppe Infrarot-Interferometrie, Max-Planck-Institut für Radioastronomie, Bonn. Fon: 0228-525-243 Mobile: 0171-8102283 E-mail: gweigelt at mpifr-bonn.mpg.de
- Dr. Eduardo Roshttp://www.mpifr-bonn.mpg.de/staff/ros, Forschungskoordinator, Max-Planck-Institut für Radioastronomie, Bonn. Fon: 0228-525-292 E-mail: ros at mpifr-bonn.mpg.de
- Dr. Norbert Junkes, Öffentlichkeitsarbeit, Max-Planck-Institut für Radioastronomie, Bonn. Fon: 0228-525-399 E-mail: njunkes at mpifr-bonn.mpg.de





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