Het fenomeen van hete stofringen - een opeenhoping van deeltjes ter grootte van een micrometer in de onmiddellijke nabijheid van sterren - werd voor het eerst ontdekt buiten ons zonnestelsel in 2006. Ze vormen zich zo dicht bij sterren dat ze temperaturen tot 1 kunnen bereiken. 000 graden Celsius. Echter, de stofdeeltjes zijn moeilijk waar te nemen vanwege hun kleine formaat, en hun oorsprong is nog onbekend.

Voor de eerste keer, dit fenomeen is nu waargenomen in een nieuw golflengtebereik met de extreem hoge resolutie van het instrument MATISSE (Multi AperTure mid-Infrared Spectro Scopic Experiment) van het Paranal Observatorium van de European Southern Observatory (ESO) in Chili. Ook was de werkgroep Star and Planet Formation van Kiel University betrokken. hun resultaten, onlangs gepubliceerd in het tijdschrift Maandelijkse mededelingen van de brieven van de Royal Astronomical Society , bieden een centrale basis voor verdere studies om het fenomeen van deze stofringen te verklaren.

Unieke waarnemingen in een golflengtebereik dat voorheen niet toegankelijk was

stof ringen, ook bekend als "stofschijven" of "vuilbanden, " zijn het resultaat van botsingen van puin en kleine lichamen die achterblijven na de vorming van planeten - dit is al tientallen jaren bekend. In ons zonnestelsel, bijvoorbeeld, zo'n ophoping is te vinden tussen de banen van Mars en Jupiter, de zogenaamde "asteroïdengordel". Echter, de hete stofringen in de buurt van sterren die in 2006 zijn ontdekt, zijn een mysterie. Hoe konden ze zich vormen en miljarden jaren overleven onder de extreme omstandigheden waaraan ze worden blootgesteld?

Nauwkeurige informatie over hun ruimtelijke structuur en materiaalsamenstelling zou kunnen helpen om het fenomeen hete stofringen en hun vorming beter te begrijpen. De nu gepubliceerde waarnemingen met MATISSE zijn hierin een centrale stap, hopen de onderzoekers. "We waren in staat om de hete stofringen niet alleen met een hoge resolutie te observeren, maar ook in het golflengtebereik van ongeveer 3 micrometer, waar deze ringen bijzonder helder zijn, " zegt Sebastiaan Wolf, Hoogleraar astrofysica en hoofd van de onderzoeksgroep Star and Planet Formation aan de Kiel University. "Dit gebied was niet toegankelijk met eerdere observatie-instrumenten en het geeft ons nu een uniek inzicht in dit fenomeen."

Wolf's onderzoeksgroep maakt deel uit van een internationaal consortium van wetenschappers uit Duitsland, Frankrijk, Nederland en Oostenrijk die in een periode van twaalf jaar het waarneeminstrument MATISSE hadden ontwikkeld. in 2019, 's werelds krachtigste mid-infrarood interferometrische instrument werd in gebruik genomen bij de VLTI (Very Large Telescope Interferometer) van de European Southern Observatory (ESO) in Chili. Er kunnen maximaal vier telescopen worden gebruikt om de infraroodstraling van hemellichamen vast te leggen - deze meetmethode staat bekend als interferometrie. Dit betekent dat de onderzoekers geen directe beelden van de objecten ontvangen, maar uit de technische meting, conclusies kunnen worden getrokken over hun uiterlijk en eigenschappen. Door vier telescopen te combineren, MATISSE bereikt een enorme resolutie, die zou overeenkomen met die van een telescoop van 200 meter. Met de ongekende precisie van MATISSE, inzichten in de vroegste ontwikkeling van planeten en uiteindelijk de vorming van het zonnestelsel zijn mogelijk.

Het onderzoeksteam, waaronder onderzoekers van het University College London, de Large Binocular Telescope Observatory in Tucson (VS) en de universiteiten van Arizona, Côte d'Azur en Jena, evenals Kiel, observeerde de ster Kappa Tucanae. Het bevindt zich in het sterrenbeeld "Tukan, " die alleen zichtbaar is vanaf het zuidelijk halfrond. De ster is ongeveer twee miljard jaar oud - minder dan half zo oud als onze zon - en ongeveer 69 lichtjaar verwijderd van de aarde. Op basis van de nu verzamelde gegevens, de onderzoekers konden de exacte positie van de stofring rond "Kappa Tucanae" en de eigenschappen van het stof bepalen.

De resultaten maken verder onderzoek naar de oorsprong van de stofringen mogelijk

"Die informatie zijn belangrijke vereisten voor het vinden van de oorsprong van het fenomeen, " zegt dr. Florian Kirchschlager, eerste auteur, voormalig onderzoeksassistent in Wolf's groep en nu werkzaam bij University College London. "We zijn natuurlijk bijzonder blij dat dit ook de eerste gegevens van het instrument zijn die überhaupt zijn gepubliceerd." Als onderdeel van zijn onderzoek aan de Universiteit van Kiel, Kirchschlager voerde de haalbaarheidsstudie uit naar de waarnemingen van "Kappa Tucanae". Omdat stofringen niet alleen klein zijn in astronomische zin, maar ook relatief zwak. "Dit was een uitdaging, zelfs voor MATISSE. Het feit dat de waarnemingen desondanks succesvol waren, onderstreept het unieke potentieel van het instrument, " benadrukt co-auteur Dr. Steve Ertel, wie was een Ph.D. student in Wolf's onderzoeksgroep en werkt nu aan de Universiteit van Arizona.

"De nu verzamelde en geëvalueerde observatiegegevens vormen de basis voor ons verder onderzoek naar een verklarend model voor de hete stofringen, " zegt Wolfs, plaatsvervangend woordvoerder in de onderzoekseenheid FOR 2285 "Debris Disks in Planetary Systems, " die is gebaseerd op de Friedrich Schiller Universiteit Jena onder leiding van professor Alexander Krivov.