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) und besitzt eine Masse von 2,2 M⊙ und eine effektive Temperatur von rund 9 800 K. Die Entfernung beträgt nach Messungen von Hipparcos ca. 320 Lj (π = 10,3 masFloor van Leeuwen: Hipparcos, the New Reduction. VizieR-Datenkatalog I/311 (elektronisch veröffentlicht). 2008, . VizieR-Katalogeintrag.) oder nach Messungen von Gaia ca. 360 Lj (π = 9,1 mas). Verschiedene Altersbestimmungen reichen von 3,5 Mio. JahrenPuravankara Manoj et al.: Evolution of Emission-Line Activity in Intermediate-Mass Young Stars. In: The Astrophysical Journal. Bd. 653, Ausg. 1, 2006, S. 666, , doi:10.1086/508764, . bis hin zu 10 Mio. JahrenMario 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, ., wobei der Schwerpunkt der neueren Bestimmungen bei 5 – 7 Mio. Jahren liegt. Der Stern ist wahrscheinlich mit der Dunkelwolke DC 296.2-7.9, an deren Rand er sich befindet, assoziiert.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, . Die Akkretionsrate beträgt einige 10−7 M⊙ pro Jahr.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, , doi:10.1093/mnras/stv1777, .
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.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, , doi:10.1086/519296.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, , doi:10.1051/0004-6361/200913709, .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, , doi:10.3847/1538-4357/aadae4, . 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.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, , doi:10.1051/0004-6361/201220930, .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, , doi:10.1051/0004-6361/201219223, . Danach folgt eine weitgehend gas- und staubfreie Lücke bis ≈ 13 AE (die Werte reichen von 10 – 16 AE) um den Stern.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, , doi:10.1051/0004-6361:20030043, 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, , doi:10.1051/0004-6361:20054330, .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, , doi:10.1051/0004-6361/200913590, . Danach schließt die äußere Scheibe an, deren molekulares Gas sich laut CO-Gasmessungen bis ≈ 400 AE um den Stern erstreckt.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, , doi:10.1093/mnras/stz426, . Darüber hinaus existiert noch ein dünner Halo bis über 1 000 AE um den Stern. 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.Anthony Boccaletti et al.: Multiple spiral patterns in the transitional disk of HD 100546. In: Astronomy & Astrophysics. Bd. 560, 2013, Art.-ID A20, , doi:10.1051/0004-6361/201322365, . Die Scheibenfarbe ähnelt der von Kuipergürtelobjekten, was darauf hindeutet, dass in beiden Fällen die gleichen Verwitterungsprozesse am Werk sind. Beobachtungen der Staubkontinuum-Emission am ALMA (λ = 870 µm) zeigen einen asymmetrischen Ring um den Stern bei 20 – 40 AE.
Die Scheibenmasse (molekulares Gas in der Scheibe im Radius von ≈ 400 AE um den Stern) beträgt laut 12CO-Gasmessungen 0,001 – 0,01 M⊙. 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). 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.
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 und wurde von Sascha Quanz u. a. als Protoplanet-Kandidat entdeckt (2013 publiziert)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, , doi:10.1088/2041-8205/766/1/L1, . und 2015 (ebenfalls von Sascha Quanz u. a.) als Protoplanet bestätigt. 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. Es dürfte sich um einen superjovianischen Protoplaneten mit zirkumplanetarer Scheibe handeln, der noch Masse akkretiert.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, , doi:10.1088/2041-8205/814/2/L27, . Durch die zirkumplanetare Scheibe erklärt sich auch der sehr große berechnete Radius des Objektes (genauer: der emittierenden Region) von ≈ 7 RJ. Die Planetenmasse wurde zuerst auf ≈ 15 – 20 MJ geschätzt; spätere Studien geben Massen von 3 – 4 MJ oder 1,65 MJ an. Die Umlaufzeit um den Stern beträgt ca. 250 Jahre. Zudem weist die zirkumstellare Scheibe Merkmale auf, die auf Wechselwirkung zwischen Protoplanet und Scheibe schließen lassen. 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. Auch liefert die IR-Spektroskopie von CO- und OH-Emissionen starke Hinweise auf ein umlaufendes Objekt nahe der Scheibenwand (bei ≈ 13 AE).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, , doi:10.1088/0004-637X/791/2/136, . Masseschätzungen für HD 100546 „c“ reichen von 10 – 20 MJ über 20 MJ bis zu 60 MJ. 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). Eine spätere GPI-Beobachtung bestätigte diese mögliche direkte Beobachtung aber nicht.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, , doi:10.3847/1538-3881/aa6d85, .
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