Astronomen haben mithilfe des Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) ein detailliertes Bild der Magnetfelder in der protoplanetaren Scheibe um den Stern TW Hydrae erstellt. Die von Dr. Richard Teague vom MIT geleitete Studie enthüllt die unsichtbaren Kräfte, die die Planetenentstehung beeinflussen, und liefert Einblicke in die Entstehungsprozesse, die auch unserem Sonnensystem zugrunde liegen.
Planeten bilden sich in wirbelnden Gas- und Staubscheiben um junge Sterne. Während Teleskope die Strukturen und Lücken in diesen Scheiben sichtbar machen konnten, war die Messung der Magnetfelder eine erhebliche Herausforderung. Diese Felder gelten als essenziell für die Entwicklung von Scheiben und die Planetenentstehung, doch ihre genaue Struktur war bisher nicht eindeutig kartiert. Frühere Ansätze zur Erfassung von Magnetfeldern konzentrierten sich auf die Detektion schwacher polarisierter Lichtmuster, die leicht von anderen Effekten überlagert werden.
Teagues Team analysierte die Verbreiterung spezifischer Radiosignale von rotierenden Molekülen in der Scheibe, bekannt als Zeeman-Effekt. Durch die Entschlüsselung subtiler Veränderungen im Licht des CN-Moleküls konnten die Forscher die charakteristische Verbreiterung nachweisen, die durch Wechselwirkungen mit Magnetfeldern verursacht wird. Dieser Effekt, erstmals 1896 von Pieter Zeeman entdeckt, ermöglicht nun einen tieferen Einblick in die Dynamik von Planetensystemen im Entstehen.
Die Analyse ergab Magnetfelder mit einer Stärke von bis zu 10 Milligauss, die sich über 60 bis 120 Astronomische Einheiten (AE) vom Stern erstrecken. Bemerkenswert ist, dass sich die Struktur des Feldes an einer prominenten Lücke in der Scheibe ändert, was auf einen direkten Zusammenhang zwischen magnetischer Aktivität und der Formung planetenbildender Regionen hindeutet. Diese Beobachtung ähnelt Bedingungen, die vermutlich im solaren Urnebel herrschten.
Diese Methode eröffnet neue Wege zur Beantwortung wissenschaftlicher Fragen über die Rolle von Magnetfeldern bei der Entwicklung von Scheiben und der Planetenbildung. Mit der zunehmenden Empfindlichkeit von Instrumenten wie den neuen ALMA-Empfängern können Astronomen diese Techniken nun auf eine Vielzahl weiterer Scheiben anwenden. Die Forschung markiert einen bedeutenden Fortschritt im Verständnis der Entstehung von Planetensystemen jenseits unseres eigenen.