Das James Webb Space Telescope (JWST) hat Hinweise auf Asteroideneinschläge in einem nahegelegenen Sternensystem beobachtet. Die durch die Kollision entstehende Staubmasse beträgt etwa das 100.000-fache der Masse des Asteroiden, der die Dinosaurier tötete.
Das Zusammenprallen der Asteroiden wurde in Beta Picturis beobachtet, einem Sternensystem, das etwa 63,4 Lichtjahre vom Sonnensystem entfernt liegt. Dieses Sternensystem ist für seine relative Jugend bekannt; Es ist etwa 20 bis 25 Millionen Jahre alt und damit im Vergleich zu unserem 4,6 Milliarden Jahre alten Sonnensystem ein himmlisches Baby. Die Tatsache, dass sich Beta Pictoris noch in der frühen Planetenentstehung befindet, bedeutet, dass die Beobachtungen kollidierender Asteroiden in diesem Sternensystem mit dem James Webb-Weltraumteleskop Licht auf die volatilen Prozesse werfen könnten, die Nachbarschaften wie das Sonnensystem in seinen Kinderschuhen geformt haben.
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„Beta Pictoris befindet sich in einem Alter, in dem die Planetenbildung in der Erdzone noch durch riesige Asteroidenkollisionen im Gange ist. Was wir hier also im Wesentlichen sehen können, ist, wie sich Gesteinsplaneten und andere Körper in Echtzeit bilden“, sagte Teamleiterin Christine Chen. Das sagte der Astronom der Johns Hopkins University in einer Erklärung.
Wie das James Webb-Weltraumteleskop Veränderungen rund um Beta Pictoris beobachtete
Obwohl sie relativ nahe beieinander liegen, ist die Entfernung zwischen dem Sonnensystem und Beta Pictoris groß genug, um die Entdeckung von Asteroiden, die direkt in Beta Pictoris kollidieren, sehr schwierig zu machen. Tatsächlich müssten Sie in größerer Entfernung mit dem staubigen Torus aus Gas und Staub um den jungen Stern Beta Pictoris kollidieren, der als „protoplanetare Scheibe“ bezeichnet wird.
Um diese Entdeckung zu machen, verglichen Chen und seine Kollegen neue Daten des James Webb-Weltraumteleskops mit Beobachtungen, die das Spitzer-Weltraumteleskop zwischen 2004 und 2005 gesammelt hatte. Dabei wurden erhebliche Veränderungen in den Energiesignaturen der Staubkörner rund um Beta Pictoris festgestellt, wobei ein besonderer Schwerpunkt auf der vom Staub ausgehenden Wärme lag. Metalle kommen häufig in der Nähe junger Sterne und auf der Erde vor. Sie werden „kristalline Silikate“ genannt.
Detaillierte Messungen des James-Webb-Weltraumteleskops ermöglichten es dem Team, in der Beta-Picturis-Region, die Spitzer zuvor untersucht hatte, nach Staubpartikeln zu suchen. Sie fanden keine Spur der Partikel, die Spitzer zwei Jahrzehnte zuvor gesehen hatte. Dies bedeutet, dass es vor etwa 20 Jahren zu einer katastrophalen Kollision zwischen Asteroiden oder anderen Objekten rund um Beta Picturis kam. Ein solcher Krach hätte diese Leichen zerquetscht und sie in einen Regen aus feinen Partikeln wie Puderzucker verwandelt.
„Wir glauben, dass all dieser Staub das ist, was wir ursprünglich in den Spitzer-Daten von 2004 und 2005 gesehen haben“, sagte Chen. „Mit den neuen JWST-Daten ist unsere beste Erklärung, dass wir tatsächlich die Auswirkungen eines seltenen katastrophalen Ereignisses bei großen Objekten in Asteroidengröße beobachtet haben, was eine völlige Veränderung unseres Verständnisses dieses Sternensystems darstellt.“
Auf den Bildern des James-Webb-Weltraumteleskops ist kein Asteroideneinschlagsstaub zu sehen, da die Strahlung des Sterns Beta Pictoris seitdem irgendwelche dieser Partikel gestreut hat. Die Emissionen, die Spitzer vor 20 Jahren sah, stellten den Beginn dieses Prozesses dar, als Staub durch Sternstrahlung erhitzt wurde und Wärmeenergie abgab. Die Entfernung vom Zentralstern kühlte auch den Staub ab, was bedeutete, dass seine thermische Emission nicht mehr auftrat.
Bisher wurde angenommen, dass Spitzers Beobachtungen der Region das Ergebnis kleiner Körper rund um Beta Picturis sind, die Staub zermahlen und sich im Laufe der Zeit stetig regenerieren. Daten des James-Webb-Weltraumteleskops deuten jedoch darauf hin, dass sich dieser Staub nicht wirklich regeneriert, wenn er vom Zentralstern ausgestoßen wird.
Die relative Nähe von Beta Pictoris, von dem bekannt ist, dass es zwei junge Exoplaneten beherbergt, und seine Jugend haben dieses Planetensystem zu einem Hauptziel für Astronomen gemacht, die versuchen, die Prozesse zu verstehen, die die Planetenentstehung steuern.
„Die Frage, die wir in einen Zusammenhang zu bringen versuchen, ist, ob der gesamte Entstehungsprozess von Erd- und Riesenplaneten häufig oder selten ist, und die wichtigere Frage: Sind Planetensysteme wie das Sonnensystem so selten?“ Das sagte Teammitglied Caden Worthen, ein Doktorand der Astrophysik an der Johns Hopkins University, in der Erklärung. „Wir versuchen im Grunde zu verstehen, wie seltsam oder durchschnittlich wir sind.“
Diese neue Forschung unterstreicht die Fähigkeit des James Webb-Weltraumteleskops, die Komplexität von Planetensystemen und Exoplaneten oder „Exoplaneten“ zu untersuchen. Ein 10-Milliarden-Dollar-Weltraumteleskop könnte helfen zu erklären, warum Planetensysteme manchmal wie das Sonnensystem geformt sind und manchmal andere Formen annehmen.
Das James-Webb-Weltraumteleskop könnte Astronomen auch dabei helfen, herauszufinden, wie frühe Störungen um Sterne die Atmosphäre, den Wassergehalt und andere wichtige Aspekte der Bewohnbarkeit ihrer Planeten beeinflussten.
„Die meisten Entdeckungen des James Webb-Weltraumteleskops stammen von Dingen, die das Teleskop direkt entdeckt hat“, sagte Teammitglied Cicero Lu, ein ehemaliger Johns Hopkins-Doktorand in Astrophysik, in der Erklärung. „In diesem Fall ist die Geschichte etwas anders, weil unsere Ergebnisse von dem stammen, was das James Webb-Weltraumteleskop nicht gesehen hat.“
Das Team äußerte seinen Unmut am Montag (10. Juni) auf der 244. Tagung der American Astronomical Society in Madison, Wisconsin.
