High Spatial Resolution Observations of T Tauri stars
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Der Entstehung von Planeten auf der Spur Thorsten Ratzka Karl-Franzens-Universität Graz, Institut für Physik / IGAM “Graz in Space”, 8.+ 9. September 2016 Einleitung Wie entstehen Planeten? © Dauphas & Chaussidon (AREPS 39, 2011) Wolke Kern © European Southern Observatory 70 µm 170 µm 250 µm PACS/SPIRE Roccatagliata et al., A&A 584, 2015 © Dauphas & Chaussidon (AREPS 39, 2011) © European Southern Observatory © Dauphas & Chaussidon (AREPS 39, 2011) einige 100 AU © European Southern Observatory © Dauphas & Chaussidon (AREPS 39, 2011) 1… © NASA 1 U A 0 © NASA Johnsn Space Center © Alexander Seizinger 10⁵ a 000 km 10³ – 10⁴ km 10 – 1 1 μm 10³ – 10⁴ a 1m 10⁵ – 10⁶ a 10⁵ km © Astrofoto 10⁶ – 10⁷ a © Klahr & Henning (Sterne und Weltraum, Juni 2009) Die Details Was passiert wirklich in einer Scheibe? Beitrag zur Masse: 1/100 → auf 1 Million Gasteilchen kommt ein Staubteilchen Teilchenwachstum Abprall Größe des Projektils [cm] Fragmentation Erosion Massentransfer “Sticking” Größe des Staubteilchens [cm] Übergangsregion Güttler et al. (A&A 513, 2009) Fredrik Windmark (Universität Heidelberg, 2013) 1 μm 10³ – 10⁴ a vGas “Meter-Size Barrier” “Radial-Drift Barrier” vKepler © Astrobites © Klahr & Henning (Sterne und Weltraum, Juni 2009) “Vortices” © SuW, MPIA & Johansen et al. (Nature 448, 2007) Scheibeninstabilitäten 200 a 350 a © Mayer et al. (ApJ 609, 2004) Beobachtungen Können wir etwas davon sehen? einige 100 AU © European Southern Observatory © NASA, ESA and L. Ricci (ESO) HL Tau © ALMA (ESO/NAOJ/NRAO) Planeten hinterlassen “Gaps” Magneto-hydrodynamische Simulation Abstand des Planeten wird konstant gehalten 600 Umläufe: 3 → 10 MJupiter Phil Armitage (University of Colorado) 0.1 … 1 AU Planetenentstehung Gasscheibe Stern StaubAkkretion Sublimation © European Southern Observatory Wie groß erscheint uns eine Scheibe? 1 AE = 149,6 Millionen km äußerer Bereich: Gasriesen: Sonne – Erde: 0 Durchmesser Sonne: 100,00 AE 010,00 AE 1,00 AE 0,01 AE → → → → 1,0” (in 100 pc Entfernung) 0,1” 0,01” 1 pc = 206.265 AU 1 pc = 30860 Milliarden km6 0,0001” in 500 km Entfernung → 0,01” 10 m-Teleskop im Optischen 0.5° = 30’ = 1800” © Alfred Bergkämper 2 μm (1500 K): 0.01” 10 μm ( 300 K): 0.05” © European Southern Observatory Das VLT Interferometer 200 m © European Southern Observatory © MATISSE-Consortium Bisherige Ergebnisse Was ist schon beobachtet worden? TW Hya © S. Andrews (Harvard-Smithsonian CfA), ALMA (ESO/NAOJ/NRAO) TW Hya – Die Struktur der Scheibe = 0.06 AU Chiang & Goldreich Calvet et al. (2002) ✔ ✘ V = 0.25 -> d ~ 1-2 AU Ratzka et al., A&A 471, 2007 Staubteilchen wachsen Pyroxen Groupp Olivin Gruppe Enstatit Forsterit Quarz MgnFen-1Si2O6 MgnFen-1SiO4 Mg2Si2O6 Mg2SiO4 SiO2 SiO2 amorph amorph Umwandlung / thermische Stabilität 0.1 μm 1.5 μm 2.5 μm Schegerer et al., A&A 456, 2006 Staubteilchen wachsen 0,013” 722 K 0,021” 557 K 0,520” 450 K kristallin klein, amorph Schegerer et al., A&A 478, 2008 Planeten hinterlassen “Gaps” Mulders et al., A&A 557, 2013 Planeten hinterlassen “Gaps” Panic et al., A&A 562, 2014
