HD 100546

Stern HD 100546
Datei:View of the dust disc around the young star HD 100546.jpg
Aufnahme des Hubble-Weltraumteleskops von der Gas- und Staubscheibe um HD 100546 im sichtbaren Licht. Zu erkennen sind die spiraligen Strukturen. Der orange Punkt markiert die Position des Protoplaneten HD 100546 b. Der Stern selbst wurde digital herausgerechnet; die schwarzen Punkte und konzentrischen „Wellen“ nahe der Bildmitte sind keine realen Objekte, sondern Bildartefakte, die hierdurch entstanden sind.
Vorlage:Sternkarte
Vorlage:AladinLite
Beobachtungsdaten Äquinoktium: J2000.0, Epoche: J2000.0
Sternbild	Fliege
Rektaszension	Vorlage:RektaszensionEasy<ref name="GaiaDR2">Gaia Collaboration: Gaia DR2. VizieR-Datenkatalog I/345 (elektronisch veröffentlicht). 2018, bibcode:2018yCat.1345....0G. VizieR-Katalogeintrag.</ref>
Deklination	Vorlage:DeklinationEasy<ref name="GaiaDR2">Gaia Collaboration: Gaia DR2. VizieR-Datenkatalog I/345 (elektronisch veröffentlicht). 2018, bibcode:2018yCat.1345....0G. VizieR-Katalogeintrag.</ref>
Winkelausdehnung	{{{Winkel}}} mas
Bekannte Exoplaneten	1<ref name="Quanz_2015">Sascha P. Quanz et al.: Confirmation and Characterization of the Protoplanet HD 100546 b – Direct Evidence for Gas Giant Planet Formation at 50 AU. In: The Astrophysical Journal. Bd. 807, Ausg. 1, 2015, Art.-ID 64, bibcode:2015ApJ...807...64Q, doi:10.1088/0004-637X/807/1/64, arxiv:1412.5173.</ref>
Helligkeiten
Scheinbare Helligkeit	6,7 mag<ref name="de_Winter_2001">Dolf de Winter et al.: A photometric catalogue of southern emission-line stars. In: Astronomy and Astrophysics. Bd. 380, 2001, Table 3 (nur elektronisch verfügbar), bibcode:2001A&A...380..609D, doi:10.1051/0004-6361:20011476, arxiv:astro-ph/0110495.</ref>
Helligkeit (U-Band)	{{{magU}}} mag
Helligkeit (B-Band)	{{{magB}}} mag
Helligkeit (V-Band)	{{{magV}}} mag
Helligkeit (R-Band)	{{{magR}}} mag
Helligkeit (I-Band)	{{{magI}}} mag
Helligkeit (J-Band)	{{{magJ}}} mag
Helligkeit (H-Band)	{{{magH}}} mag
Helligkeit (K-Band)	mag
G-Band-Magnitude	mag
Spektrum und Indices
Veränderlicher Sterntyp
B−V-Farbindex	0,0<ref name="de_Winter_2001" />
U−B-Farbindex	−0,1<ref name="de_Winter_2001" />
R−I-Index
Spektralklasse	B9 Vne<ref name="Houk_1975">Nancy Houk, Anne P. Cowley: Catalogue of two dimentional spectral types for the HD stars, Vol. 1. Department of Astronomy, Universität Michigan, 1975, bibcode:1975MSS...C01....0H. VizieR-Katalogeintrag.</ref>
Astrometrie
Radialgeschwindigkeit	9,1 ± 1,2 km/s<ref>Nina V. Kharchenko et al.: 2nd Cat. of Radial Velocities with Astrometric Data. VizieR-Datenkatalog III/254 (elektronisch veröffentlicht). 2007, bibcode:2007yCat.3254....0K. VizieR-Katalogeintrag.</ref>
Parallaxe	9,09 ± 0,06 mas<ref name="GaiaDR2" />
Entfernung	359 ± 3 Lj 110,0 ± 0,7 pc <ref>Von der Parallaxe (π = 9,0892 ± 0,0509 mas, Gaia DR2) abgeleitet.</ref>
Visuelle Absolute Helligkeit Mvis	mag
Bolometrische Absolute Helligkeit Mbol	{{{Absolut-bol}}} mag
Eigenbewegung
Rek.-Anteil:	−38,60 ± 0,09 mas/a
Dekl.-Anteil:	−0,24 ± 0,08 mas/a
Physikalische Eigenschaften
Masse	2,2 ± 0,2 M☉<ref name="Pineda_2019">Jaime E. Pineda et al.: High-resolution ALMA Observations of HD 100546: Asymmetric Circumstellar Ring and Circumplanetary Disk Upper Limits. In: The Astrophysical Journal, Bd. 871, Ausg. 1, 2019, Art.-ID 48, bibcode:2019ApJ...871...48P, doi:10.3847/1538-4357/aaf389, arxiv:1811.10365.</ref>
Radius	1,5 ± 0,1 R☉<ref name="Fairlamb_2015">John R. Fairlamb et al.: A spectroscopic survey of Herbig Ae/Be stars with X-shooter – I. Stellar parameters and accretion rates. In: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Bd. 453, Ausg. 1, 2015, S. 985, 990, bibcode:2015MNRAS.453..976F, doi:10.1093/mnras/stv1576, arxiv:1507.05967.</ref>
Leuchtkraft	20 ± 7 L☉<ref name="Fairlamb_2015" />
Effektive Temperatur	9 750 ± 500 K<ref name="Fairlamb_2015" />
Metallizität [Fe/H]
Rotationsdauer
Alter	≈ 5 Mio. a<ref name="Pineda_2019" />
Andere Bezeichnungen und Katalogeinträge
Córdoba-Durchmusterung CD −69°893 Henry-Draper-Katalog HD 100546 [1] Hipparcos-Katalog HIP 56379 [2] SAO-Katalog SAO 251457 [3] Tycho-Katalog TYC 9229-2446-1[4]Vorlage:Infobox Stern/Wartung/AngabeTYC-Katalog 2MASS-Katalog 2MASS J11332542-7011412[5]
Anmerkung
{{{Anmerkung}}}

HD 100546 (auch KR Muscae, kurz KR Mus) ist ein Stern im Sternbild Fliege. Der Stern liegt 360 Lichtjahre von der Sonne entfernt und besitzt eine scheinbare Helligkeit von 6,7 mag. Aufgrund seiner Gas- und Staubscheibe und der dort höchstwahrscheinlich stattfindenden Planetenbildung ist er für die Astronomie von besonderem Interesse.

Der Stern

HD 100546 ist ein Herbig-Ae/Be-Stern (Spektralklasse B9 Vne<ref name="Houk_1975" />) und besitzt eine Masse von 2,2 M_⊙<ref name="Pineda_2019" /> und eine effektive Temperatur von rund 9 800 K<ref name="Fairlamb_2015" />. Die Entfernung beträgt nach Messungen von Hipparcos ca. 320 Lj (π = 10,3 mas<ref name="HIP2">Floor van Leeuwen: Hipparcos, the New Reduction. VizieR-Datenkatalog I/311 (elektronisch veröffentlicht). 2008, bibcode:2008yCat.1311....0V. VizieR-Katalogeintrag.</ref>) oder nach Messungen von Gaia ca. 360 Lj (π = 9,1 mas<ref name="GaiaDR2" />). Verschiedene Altersbestimmungen reichen von 3,5 Mio. Jahren<ref name="Manoj_2006">Puravankara Manoj et al.: Evolution of Emission-Line Activity in Intermediate-Mass Young Stars. In: The Astrophysical Journal. Bd. 653, Ausg. 1, 2006, S. 666, bibcode:2006ApJ...653..657M, doi:10.1086/508764, arxiv:astro-ph/0608541.</ref> bis hin zu 10 Mio. Jahren<ref name=van_den_Ancker_1997>Mario E. van den Ancker et al.: HIPPARCOS data on Herbig Ae/Be stars: an evolutionary scenario. In: Astronomy and Astrophysics. Bd. 324, 1997, L.34, bibcode:1997A&A...324L..33V.</ref>, wobei der Schwerpunkt der neueren Bestimmungen bei 5 – 7 Mio. Jahren<ref name="Pineda_2019" /><ref name="Fairlamb_2015" /> liegt. Der Stern ist wahrscheinlich mit der Dunkelwolke DC 296.2-7.9, an deren Rand er sich befindet, assoziiert.<ref name="Vieira_1999">Sergio Luiz Araújo Vieira, Mikhail A. Pogodin, Gabriel A. P. Franco: Spectroscopic study of the Herbig Be star HD 100546. In: Astronomy and Astrophysics. Bd. 345, 1999, S. 559–561, bibcode:1999A&A...345..559V.</ref> Die Akkretionsrate beträgt einige 10⁻⁷ M_⊙ pro Jahr.<ref name="Mendigutia_2015">Ignacio Mendigutía et al.: High-resolution Br γ spectro-interferometry of the transitional Herbig Ae/Be star HD 100546: a Keplerian gaseous disc inside the inner rim. In: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Bd. 453, Ausg. 2, 2015, S. 2126, 2131, bibcode:2015MNRAS.453.2126M, doi:10.1093/mnras/stv1777, arxiv:1509.05411.</ref>

Gas- und Staubscheibe

HD 100546 ist von einer zirkumstellaren Scheibe mit innerem Hohlraum (einer so genannten transitional disk) umgeben. Die asymmetrische, morphologisch komplexe Scheibe stellt sich dar wie folgt:

• Sie ist laut den meisten Untersuchungen 40° – 50° gegenüber der face-on-Ansicht geneigt.<ref name="Pineda_2019" /><ref name="Ardila_2007">David R. Ardila et al.: Hubble Space Telescope Advanced Camera for Surveys Coronagraphic Observations of the Dust Surrounding HD 100546. In: The Astrophysical Journal. Bd. 665, Ausg. 1, 2007, S. 520, 524, 527, 531–533, bibcode:2007ApJ...665..512A, doi:10.1086/519296.</ref><ref name="Panic_2010">Olja Panić et al.: Observations of warm molecular gas and kinematics in the disc around HD 100546. In: Astronomy and Astrophysics. Bd. 519, 2010, Art.-ID A110, bibcode:2010A&A...519A.110P, doi:10.1051/0004-6361/200913709, arxiv:1005.1048.</ref><ref name="Jamialahmadi_2018">Narges Jamialahmadi et al.: Constraining the Gap Size in the Disk around HD 100546 in the Mid-infrared. In: The Astrophysical Journal. Bd. 865, Ausg. 2, 2018, Art.-ID 137, bibcode:2018ApJ...865..137J, doi:10.3847/1538-4357/aadae4, arxiv:1808.05052.</ref>
• Direkt um den Stern liegt die innere Scheibe, die einen Innenradius von 0,2 – 0,3 AE und einen Außenradius von maximal 0,7 AE besitzt.<ref name="Mulders_2013">Gijs D. Mulders et al.: Planet or brown dwarf? Inferring the companion mass in HD 100546 from the wall shape using mid-infrared interferometry. In: Astronomy & Astrophysics. Bd. 557, 2013, Art.-ID A68, bibcode:2013A&A...557A..68M, doi:10.1051/0004-6361/201220930, arxiv:1306.4264.</ref><ref name="Panic_2014">Olja Panić et al.: Resolving HD 100546 disc in the mid-infrared: Small inner disc and asymmetry near the gap. In: Astronomy & Astrophysics. Bd. 562, 2014, Art-ID A101, bibcode:2014A&A...562A.101P, doi:10.1051/0004-6361/201219223, arxiv:1203.6265.</ref>
• Danach folgt eine weitgehend gas- und staubfreie Lücke bis ≈ 13 AE (die Werte reichen von 10 – 16 AE) um den Stern.<ref name="Jamialahmadi_2018" /><ref name="Panic_2014" /><ref name="Bouwman_2003">Jeroen Bouwman: The origin of crystalline silicates in the Herbig Be star HD 100546 and in comet Hale-Bopp. In: Astronomy and Astrophysics. Bd. 401, 2003, S. 577, bibcode:2003A&A...401..577B, doi:10.1051/0004-6361:20030043, arxiv:astro-ph/0301254</ref><ref name="Acke_2006">Bram Acke, Mario E. van den Ancker: Resolving the disk rotation of HD 97048 and HD 100546 in the [O I] 6300 Å line: evidence for a giant planet orbiting HD 100546. In: Astronomy and Astrophysics. Bd. 449, Ausg. 1, 2006, S. 267, bibcode:2006A&A...449..267A, doi:10.1051/0004-6361:20054330, arxiv:astro-ph/0512562.</ref><ref name="Benisty_2010">Myriam Benisty et al.: The complex structure of the disk around HD 100546. The inner few astronomical units. In: Astronomy and Astrophysics. Bd. 511, 2010, Art.-ID A75, bibcode:2010A&A...511A..75B, doi:10.1051/0004-6361/200913590, arxiv:1001.2491.</ref>
• Danach schließt die äußere Scheibe an, deren molekulares Gas sich laut CO-Gasmessungen bis ≈ 400 AE um den Stern erstreckt.<ref name="Panic_2010"/><ref name="Miley_2019">James M. Miley et al.: Asymmetric mid-plane gas in ALMA images of HD 100546. In: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Bd. 485, Ausg. 1, 2019, S. 739, bibcode:2019MNRAS.485..739M, doi:10.1093/mnras/stz426, arxiv:1902.07506.</ref>
• Darüber hinaus existiert noch ein dünner Halo bis über 1 000 AE um den Stern.<ref name="Ardila_2007" />
• Die Scheibe zeigt „Spiralarme“ bzw. spiralige Strukturen, die besonders gut mit dem Hubble-Weltraumteleskop beobachtet werden konnten und als deren Ursache verschiedene Erklärungen (z. B. Störung der Scheibe durch Planeten, Reflexions-/Schattenphänomene) diskutiert werden.<ref name="Ardila_2007" /><ref name="Boccaletti_2013">Anthony Boccaletti et al.: Multiple spiral patterns in the transitional disk of HD 100546. In: Astronomy & Astrophysics. Bd. 560, 2013, Art.-ID A20, bibcode:2013A&A...560A..20B, doi:10.1051/0004-6361/201322365, arxiv:1310.7092.</ref>
• Die Scheibenfarbe ähnelt der von Kuipergürtelobjekten, was darauf hindeutet, dass in beiden Fällen die gleichen Verwitterungsprozesse am Werk sind.<ref name="Ardila_2007" />
• Beobachtungen der Staubkontinuum-Emission am ALMA (λ = 870 µm) zeigen einen asymmetrischen Ring um den Stern bei 20 – 40 AE.<ref name="Pineda_2019" />

Die Scheibenmasse (molekulares Gas in der Scheibe im Radius von ≈ 400 AE um den Stern) beträgt laut ¹²CO-Gasmessungen 0,001 – 0,01 M_⊙.<ref name="Panic_2010" /> Neue ALMA-Messungen anhand des Kohlenmonoxid-Isotopologs C¹⁸O ergeben wiederum eine höhere, totale Gasmasse von mindestens 0,018 M_⊙; außerdem wurde die Staubmasse zu ca. 0,001 M_⊙ berechnet (d. h. Gas-Staub-Verhältnis ≈ 19).<ref name="Miley_2019" /> Die innere Scheibe muss durch einen Strömungsmechanismus von der äußeren Scheibe her immer wieder neu gespeist werden, da ansonsten die Akkretion des Sterns die innere Scheibe rasch aufbrauchen würde.<ref name="Mendigutia_2015" />

Substellare Begleiter

HD 100546 zeigt als eines von nur ein paar bekannten Systemen (z. B. auch LkCa 15, HD 169142 und MWC 758) deutliche Anzeichen von stattfindender (Gas-)Planetenentstehung. Astronomen bietet dies die Gelegenheit, diesen Prozess in Natura zu studieren und so theoretische Modelle zu überprüfen. Ein bestätigter sowie wahrscheinlich noch ein weiterer Riesenplanet, deren Entstehungsprozesse noch nicht abgeschlossen sind, umkreisen den Stern:

• HD 100546 b befindet sich ≈ 50 AE vom Stern entfernt in der zirkumstellaren Scheibe eingebettet<ref name="Quanz_2015" /> und wurde von Sascha Quanz u. a. als Protoplanet-Kandidat entdeckt (2013 publiziert)<ref name="Quanz_2013">Sascha P. Quanz et al.: Young Protoplanet Candidate Embedded in the Circumstellar Disk of HD 100546. In: The Astrophysical Journal Letters. Bd. 766, Ausg. 1, 2013, Art.-ID L1, bibcode:2013ApJ...766L...1Q, doi:10.1088/2041-8205/766/1/L1, arxiv:1302.7122.</ref> und 2015 (ebenfalls von Sascha Quanz u. a.) als Protoplanet bestätigt<ref name="Quanz_2015" />. Die Entdeckung gelang durch direkte Beobachtung (engl. direct imaging) am VLT/NACO, wo HD 100546 b als IR-Punktquelle im scheinbaren Abstand von 0,5″ vom Stern mit einer scheinbaren L'-Helligkeit (λ = 3,8 µm) von 13 – 14 mag erfasst wurde.<ref name="Quanz_2015" /><ref name="Quanz_2013" /> Es dürfte sich um einen superjovianischen Protoplaneten mit zirkumplanetarer Scheibe handeln, der noch Masse akkretiert.<ref name="Quanz_2015" /><ref name="Currie_2015">Thayne Currie et al.: Resolving the HD 100546 Protoplanetary System with the Gemini Planet Imager: Evidence for Multiple Forming, Accreting Planets. In: The Astrophysical Journal Letters. Bd. 814, Ausg. 2, 2015, Art.-ID L27, bibcode:2015ApJ...814L..27C, doi:10.1088/2041-8205/814/2/L27, arxiv:1511.02526.</ref> Durch die zirkumplanetare Scheibe erklärt sich auch der sehr große berechnete Radius des Objektes (genauer: der emittierenden Region) von ≈ 7 R_J.<ref name="Quanz_2015" /> Die Planetenmasse wurde zuerst auf ≈ 15 – 20 M_J<ref name="Quanz_2013" /> geschätzt; spätere Studien geben Massen von 3 – 4 M_J<ref name="Currie_2015" /> oder 1,65 M_J<ref name="Pineda_2019" /> an. Die Umlaufzeit um den Stern beträgt ca. 250 Jahre.<ref name="Quanz_2015" /> Zudem weist die zirkumstellare Scheibe Merkmale auf, die auf Wechselwirkung zwischen Protoplanet und Scheibe schließen lassen.<ref name="Quanz_2013" />
• HD 100546 „c“: An der Außenkante der Scheibenlücke (≈ 10 AE Entfernung zum Stern) befindet sich mit hoher Wahrscheinlichkeit ein massereicher Planet oder Brauner Zwerg, zumal die Scheibenlücke selbst ein deutliches Indiz für die Präsenz eines solchen Objektes ist.<ref name="Mulders_2013" /><ref name="Bouwman_2003" /><ref name="Acke_2006" /> Auch liefert die IR-Spektroskopie von CO- und OH-Emissionen starke Hinweise auf ein umlaufendes Objekt nahe der Scheibenwand (bei ≈ 13 AE).<ref name="Brittain_2014">Sean D. Brittain et al.: NIR Spectroscopy of the HAeBe Star HD 100546. III. Further Evidence of an Orbiting Companion? In: The Astrophysical Journal. Bd. 791, Ausg. 2, 2014, Art.-ID 136, bibcode:2014ApJ...791..136B, doi:10.1088/0004-637X/791/2/136, arxiv:1409.0804.</ref> Masseschätzungen für HD 100546 „c“ reichen von 10 – 20 M_J<ref name="Currie_2015" /> über 20 M_J<ref name="Acke_2006" /> bis zu 60  ⁺²⁰₋₄₀ M_J<ref name="Mulders_2013" />. Bei der Auflösung des Scheibenhohlraums mit dem Gemini Planet Imager (GPI) wurde eine Punktquelle entdeckt, bei der es sich um den Planeten handeln könnte (ein besonders heller Scheibenteil scheint ebenso denkbar).<ref name="Currie_2015" /> Eine spätere GPI-Beobachtung bestätigte diese mögliche direkte Beobachtung aber nicht.<ref name="Follette_2017">Katherine B. Follette et al.: Complex Spiral Structure in the HD 100546 Transitional Disk as Revealed by GPI and MagAO. In: The Astronomical Journal. Bd. 153, Ausg. 6, 2017, Art.-ID 264, bibcode:2017AJ....153..264F, doi:10.3847/1538-3881/aa6d85, arxiv:1704.06260.</ref>

Siehe auch

• LkCa 15
• HR 8799

Weblinks

• SIMBAD-Datenbankeintrag.
• ESO-Pressemitteilung: Geburt eines Riesenplaneten?. 28. Februar 2013. Artikel zur Entdeckung von HD 100546 b (Originalarbeit siehe Sascha P. Quanz et al. 2013).
• Adrian Kaminski: Junge Planeten um HD 100546. In: Spektrum.de. 8. November 2014. Artikel zum möglichen Nachweis von HD 100546 „c“ (Originalarbeit siehe Sean D. Brittain et al. 2014).

Einzelnachweise

<references/>