Artist’s concept of the early stages of the young star FU Orionis (FU Ori) outburst, surrounded by a disk of material.(Image credit: NASA-JPL, Caltech)
Ein etwa 1.360 Lichtjahre von der Erde entfernter Stern namens FU Orionis ist doppelt so heiß wie von Astronomen bisher vermutet, wie jüngste Daten des Hubble-Weltraumteleskops zeigen. Tatsächlich glauben die Wissenschaftler, dass die Region, in der die planetenbildende Scheibe von FU Orionis die Oberfläche des Sterns berührt, mit etwa 16.000 Kelvin glüht – dreimal heißer als die Oberfläche unserer Sonne.
Caltech-Astronom Adolfo Carvalho und seine Kollegen vermuten, dass das Gebiet um den Stern deshalb so überraschend heiß ist, weil eine sich schnell drehende Scheibe aus Material, das in den Stern fällt, tatsächlich an seiner Oberfläche kratzt und eine Schockwelle erzeugt, die hundertmal heller leuchtet als der Stern selbst. Die Wechselwirkung zwischen dem Stern und der ihn umgebenden Materialscheibe ist einfach zu explosiv, als dass sich ein Planet wie die Erde – oder gar der Mars – bilden könnte.
„Man könnte Gesteinsplaneten, die sich in der Nähe eines solchen Sterns bilden, verlieren oder zumindest vollständig verbrennen“, sagt Carvalho in einer Erklärung.
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Ein heller, aber seltsamer, junger Stern
Der helle veränderliche Stern FU Orionis gehört zu einer bizarren Klasse von neu entstandenen Sternen. Wie die meisten jungen Sterne ist er von einer glühenden Scheibe aus Gas und Staub umgeben, die sich schließlich zu Planeten zusammenschließen wird. FU Orionis ernährt sich jedoch noch immer von seiner Scheibe und vergrößert sich, indem er Material aufnimmt, das sonst die Bausteine eines Planetensystems wäre. Wenn sich das Gas und der Staub in der Akkretionsscheibe von FU Orionis spiralförmig auf den Stern zubewegen, beschleunigen sie sich und bringen die Scheibe zum Glühen – das Markenzeichen dessen, was Astronomen einen „T-Tauri-Stern“ nennen.
Allerdings ist FU Orionis selbst für einen T-Tauri-Stern merkwürdig, denn seine Scheibe ist instabil. Das kann daran liegen, dass die Scheibe so viel Material enthält, dass sie aus dem Gleichgewicht gerät; es kann auch daran liegen, dass FU Orionis Teil eines Doppelsternsystems ist, das von der Anziehungskraft eines zweiten Sterns beeinflusst wird.
So oder so, der sich beschleunigende innere Rand der Akkretionsscheibe schrammt manchmal an der sich viel langsamer bewegenden Oberfläche des Sterns vorbei und setzt dabei einen Ausbruch von Wärme und Licht frei.
Diese sogenannten Ausbrüche können Jahrzehnte dauern; FU Orionis hat seit 1936 einen solchen Ausbruch, als der Stern innerhalb weniger Monate auf das Hundertfache seiner ursprünglichen Helligkeit anstieg. Normalerweise sehen Astronomen nur, dass sich ein Stern so schnell verändert, wenn er in einer Supernova stirbt – aber im Gegensatz zu einer Supernova hat sich FU Orionis in den letzten 88 Jahren nur leicht abgeschwächt. Dann erkannten die Astronomen, dass das helle Leuchten, das sie sahen, kein Sternenlicht war, sondern das Glühen der Materialscheibe, die immer schneller um den Stern wirbelt und elektrisch geladenes Gas, Plasma genannt, auf die Oberfläche des Sterns schüttet – und FU Orionis selbst überstrahlt.
Seitdem haben sich Astronomen gefragt, was genau an der Stelle passiert, an der der innere Rand der Scheibe an der Oberfläche des Sterns kratzt. Sie haben Computersimulationen der beteiligten Physik erstellt, in der Hoffnung, vorhersagen zu können, wie das ganze System im Detail funktioniert. Kürzlich warfen Carvalho und seine Kollegen einen Blick auf FU Orionis durch die ultravioletten Instrumente von Hubble, und was sie sahen, widersprach all diesen sorgfältigen Simulationen.
Die meisten Modelle zur Funktionsweise von FU Orionis gingen davon aus, dass die Energie durch Material freigesetzt wird, das auf den Stern fällt. Carvalho und seine Kollegen schlagen jedoch vor, dass die beste Erklärung eine Schockwelle ist, die von der sich schnell bewegenden Kante des Tisches ausgeht, die auf die sich langsamer bewegende Oberfläche des Sterns prallt und schnell abbremst – und dabei gigantische Mengen an Energie freisetzt.
Gefährliche kosmische Immobilien
Dieser Strahlungsausbruch – und die Tatsache, dass der Stern die inneren Schichten der Scheibe verschlingt, in denen sich normalerweise Planeten bilden würden – könnte die Bildung felsiger, erdähnlicher Planeten in einem System wie FU Orionis nahezu unmöglich machen.
„Innerhalb von ein paar Ausbrüchen können sich Planeten, die sich in unmittelbarer Nähe des Sterns bilden, schnell nach innen bewegen und schließlich mit ihm verschmelzen“, so Carvalho. Der innere Teil des Sternsystems ist also kein sicherer Ort für einen Planeten, weil er entweder in seinen Stern stürzen könnte oder einfach zu verstrahlt ist, um bewohnbar zu sein.
Andererseits haben weiter entfernte Welten eine Chance: „Wenn sich der Planet bei seiner Entstehung weit draußen in der Scheibe befindet, sollten die Ausbrüche eines FU-Ori-Objekts Einfluss darauf haben, welche Art von Chemikalien der Planet letztendlich erben wird.“
Die Studie wurde im September in The Astrophysical Journal Letters veröffentlicht.
