"Auferstanden aus Ruinen…"

Junger Planet kreist zwischen Trümmern

In der aktuellen Ausgabe des Wissenschaftsmagazins Nature berichten japanische Astronomen über ihre Untersuchungen der Staubwolken in einem jungen Sonnensystem, in dem wahrscheinlich auch ein extrasolarer Planet kreist. Die Partikel stammen nicht aus dem Urmaterial der Entstehungszeit des Systems, sondern sind Bruchstücke von Himmelskörpern.

Illustration eines Trümmerrings um Beta Pictoris (Bild: ISAS/JAXA)

Sternen- und Planetenentstehung im Universum gelten als in groben Zügen weitgehend verstanden, aber manche Aspekte werden noch intensiv diskutiert und viele Details blieben bisher unklar. Das gilt besonders für die Geburtswehen der riesigen Gasplaneten wie Jupiter und Saturn. Die Existenz von protoplanetaren Scheiben rund um junge Sterne – also sich verdichtenden Gas- und Staubwolken, in denen sich Materie zuerst zu Planetenkeimen (Planetesimalen) und dann durch zunehmende Anziehungskraft zu kompletten Himmelskörpern formt – ist seit zehn Jahren durch astronomische Beobachtungen im Radio- und Infrarotbereich gesichert. Junge Sonnensysteme, in denen sich erst kürzlich Planeten zusammen ballten oder gerade heranwachsen, interessieren die Wissenschaft deshalb besonders.

Yoshiko Kataza Okamoto von der Kitasato University und Kollegen anderer japanischer Institute haben die Staubscheibe rund um den Stern Beta Pictoris genau unter die kosmische Lupe, bzw. das Infrarot-Teleskop genommen. Beta Pictoris ist ein blauer Stern, der 12 Millionen Jahre alt ist und 63 Lichtjahre von uns entfernt im Sternbild Pictor (Malerstaffelei) liegt. Die den Stern umgebende dichte Scheibe aus Gas und Staub, die größer ist als unser Sonnensystem, wurde 1983 entdeckt.

Wärmeaufnahme der Staubscheibe um Beta Pictoris (Bild: Gemini Observatory/Scott Fisher)

Schon länger wurde angenommen, dass sich in der dunklen Staubscheibe ein elliptisches System mit mehreren Ringen verbirgt, das seine verzerrte, asymmetrische Form vermutlich dem Einfluss eines vor ungefähr 100.000 Jahren vorbeigezogenen Sterns verdankt. Die Staubscheibe ist für die Astronomen speziell interessant, weil sie wahrscheinlich einen Geburtsort von Planeten darstellt. Sterne, die sich ihr nähern, sorgen mit ihrer Anziehungskraft für Verwirblungen, die bei der Bildung von Planeten eine wesentliche Rolle spielen könnten, weil durch die Verklumpungen Planetesimale entstehen. Und um Beta Pictoris kreist ziemlich sicher mindestens ein Planet, ein Riese, der in seiner Größe etwa Jupiter entspricht, siehe auch Disk around star may be warped by unseen planetund Signs of Another Solar System Like Ours.

Das Forscherteam um Okamoto bediente sich des jungen Ansatzes der Astromineralogie. Mithilfe von Infrarot-Observatorien (vgl. ISO schrieb ein neues Kapitel der astronomischen Forschung) werden Silikate untersucht. Je nachdem, ob das häufige Mineral in amorpher Form, also ohne geordnete Struktur oder in Kristallform vorkommt, können die Astronomen auf die Geschichte des Materials schließen. Astromineralogie ermöglicht es, die Größe, chemische Zusammensetzung und Kristallstruktur der kosmischen Staubkörner zu analysieren. Dadurch können Verteilungsmuster und Evolutionen in protoplantaren Scheiben erkannt werden.

Bei der Analyse der Schiebe um Beta Pictoris bestätigten Okamoto und Kollegen, dass in ihr ringförmige Formationen aus Felsbrocken vorhanden sind. Es handelt sich um drei Gürtel aus Staub, Geröll und Felsen, die in einer Entfernung von 6, 16 und 30 astronomischen Einheiten (eine astronomische Einheit entspricht der Entfernung zwischen Sonne und Erde) um ihre Heimatsonne kreisen. Und sie entstanden nicht durch Verklumpung von Staub in der Scheibe, sondern sind Bruchstücke von Zusammenstößen größerer Brocken, die Überbleibsel von Planetesimalen und Kometen. Dass der Staub sich in den Ringen hält und nicht in den Weltraum entweicht, spricht für das Vorhandensein und den Schwerkrafteinfluss von mindestens einem Babyplaneten in der Nähe. (Andrea Naica-Loebell)

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