Rätselhafte Strukturen entdeckt

«Wir waren sprachlos, als wir dieses Bild im Kontrollraum des Observatoriums in Chile zum ersten Mal sahen», erinnert sich Christian Thalmann vom Institut für Astronomie an der ETH Zürich, der auch Mitglied des Nationalen Forschungsschwerpunkts PlanetS und ein Marie Curie Fellow ist. Er beobachtete zusammen mit Kollegen eines internationalen Teams mit dem VLT-Riesenteleskop der Europäischen Südsternwarte ESO das Objekt AU Microscopii, einen jungen Stern in unserer kosmischen Nachbarschaft, «nur» 23 Lichtjahre entfernt. Dass AU Mic von einer Staubscheibe umgeben ist, wissen die Astronomen seit Jahren. Doch mit einem neu installierten Instrument namens SPHERE konnten sie den inneren Teil der Scheibe zum ersten Mal klar auflösen.

Das verblüffende Bild zeigte fünf bogenartige Strukturen in unterschiedlicher Entfernung vom Stern, vergleichbar mit Wellen auf einer Wasseroberfläche. «Niemand hatte erwartet, solch deutliche, weitreichende und detaillierte Strukturen vorzufinden», sagt Christian Thalmann: «Einige Teammitglieder glaubten zuerst, die Beobachtung sei durch ein Missgeschick verwackelt worden.»

Rasendes Tempo

Noch grösser war die Überraschung, als die Forscher ihre neuen Bilder mit Daten des Hubble-Weltraumteleskops aus den Jahren 2010 und 2011 verglichen. Einige der wellen- oder bogenartigen Strukturen liessen sich dort bereits erahnen. «Wir setzten uns daher mit den Autoren dieser Studie in Verbindung und arbeiteten diese Daten zusammen neu auf», erzählt der ETH-Forscher. So konnte das Team die Entwicklung der Strukturen über fünf Jahre zurückverfolgen. Es zeigte sich: Die Bögen entfernen sich unerwartet schnell vom Stern weg nach aussen mit Geschwindigkeiten von bis zu 40’000 Kilometern pro Stunde. Sie können sich damit nicht auf geschlossenen Umlaufbahnen um AU Mic befinden, sondern werden geradezu aus dem System hinausgeschleudert, wie das internationale Team um Erstautor Anthony Boccaletti vom Observatoire de Paris jetzt in der Zeitschrift «Nature» berichtet.

«Noch wissen wir nicht, welches Phänomen wir hier beobachten und wie es zustande kommt», sagt Christian Thalmann. Möglicherweise spielen dabei ein bislang unentdeckter Planet eine wichtige Rolle und die Tatsache, dass es sich bei AU Mic um einen ausserordentlich aktiven Stern handelt. Man nimmt gemeinhin an, dass Staubscheiben wie diejenige um AU Mic von einem «Asteroidengürtel» herrühren, in dem sich Gesteinsbrocken durch Kollisionen zu immer feineren Trümmerteilen zerschlagen. Der dabei anfallende feine Staub wird vom Sternwind nach aussen geblasen und formt so eine ausgedehnte Scheibe. «Meine Vermutung ist nun, dass der Asteroidengürtel durch einen Planeten in eine unregelmässige Form verbogen worden ist, so dass einige der Kollisionen ober- oder unterhalb der Scheibenebene stattfinden», erklärt der ETH-Forscher. «Treffen besonders starke Ausbrüche der Sternatmosphäre auf diese Teile des Asteroidengürtels, könnten sie eine geballte Ladung Kollisionsstaub mit sich davon tragen. Diese könnten wir dann als lokale Strukturen über der Scheibenebene beobachten.»

Mit regelmässigen Folgebeobachtungen wollen die Forschenden die weitere Bewegung und Entwicklung der Strukturen überwachen und zusätzliche Informationen über die räumliche Anordnung und chemische Zusammensetzung des Staubs gewinnen, um das rätselhafte Phänomen zu verstehen. «Und falls tatsächlich ein bisher unentdeckter Planet ein Teil des Puzzles sein sollte, so hoffen wir natürlich auch, diesen zu finden», sagt Christian Thalmann.