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Astronomie:Im Kreißsaal der Planeten

Aufnahmen des Alma-Observatoriums von jungen Sternsystemen

(Foto: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO))

Tausende Exoplaneten haben Astronomen schon entdeckt. Doch wie entstehen die fernen Welten? Ihre Geburt ist verblüffend vielfältig, wie neue Aufnahmen zeigen.

Mit einem weiträumigen Netzwerk aus 66 Radioteleskopen in der chilenischen Atacamawüste haben Astronomen mehrere Planetensysteme bei der Geburt beobachtet. Es zeigt sich, dass junge Sterne verschiedenartig geformte Staubwolken um sich scharen, in denen sich die künftigen Planeten des neuen Systems formen. Die Planeten hinterlassen dabei charakteristische Spuren in den Staubscheiben. Deren Vielfalt konnten die Astronomen des "Alma"-Observatoriums nun dokumentieren.

Mehrere tausend Planeten haben Astronomen bereits in fremden Sternensystemen gefunden. Manche der Exoplaneten scheinen der Erde in vieler Hinsicht zu ähneln. Doch wie kommen Sterne eigentlich zu ihren Planeten? Physiker simulieren seit einigen Jahren die Entstehung junger Sternensysteme aus interstellarem Staub, der sich aufgrund der eigenen Anziehungskraft zusammenballt, verklumpt und im Zentrum irgendwann so schwer und dicht wird, das die Atomkerne zu verschmelzen beginnen und der nukleare Fusionsprozess einen jungen Stern zum Leuchten bringt.

Manche ungeborene Planetensysteme ähneln spiralförmigen Galaxien, andere sind kreisrund

Während sich der kosmische Staub zu einem solchen Sternensystem zusammenballt, formt die dichter werdende Materie eine rotierende Scheibe. Diese "protoplanetare Scheibe" kann verschiedene Formen annehmen. Klassischerweise bilden sich neben dem künftigen Stern in der Mitte ringförmige Verdichtungen, aus denen später die Planeten werden.

Das in gut 5000 Meter höhe aufgebaute Netzwerk aus Radioteleskopen, das Observatorium "Alma" (für Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) in den nordchilenischen Anden, besteht aus insgesamt 66 Parabolantennen, die teilweise 16 Kilometer voneinander entfernt sind. Aufgrund der weiträumigen Geometrie können entfernte Objekte im All räumlich aufgelöst werden. Nun haben die Alma-Astronomen ein ganzes Sortiment von Aufnahmen protoplanetarer Scheiben veröffentlicht. Sie zeigen, welche Vielfalt es bei der Planetenentstehung gibt. Manche der noch ungeborenen Sternensysteme ähneln spiralförmigen Galaxien, andere zeigen kreisrunde Ringe. Diese Ringe werden unter anderem geprägt von jungen Planeten, die für Alma unsichtbar sind, aber mit ihrer Schwerkraft den Staub auf runden oder elliptischen Bahnen verdichten.

Der Stern AS 209 (im Bild oben erste Reihe, zweiter von links) ist beispielsweise nur eine Million Jahre alt und 400 Lichtjahre entfernt. Die Aufnahme des Alma-Observatoriums zeigt eine innere Struktur eng zusammenliegender, heller Staubringe nahe am Zentralgestirn sowie zwei dünne Staubbänder in den Außenbereichen dieses noch jungen Sternensystems. Letztere sind untrügliche Hinweise auf Protoplaneten, die aufgrund ihrer Schwerkraft Spuren im Staub hinterlassen. AS 205 hingegen (links oben im Bild) ist ein 420 Lichtjahre entferntes Doppelstern-System, bei dem jedes Zentralgestirn eine Gaswolke um sich schart. Die Mehrzahl aller Sterne in unserer Galaxis, der Milchstraße, haben solche Partnersterne in unmittelbarer Nähe. Die Beobachtung solcher Doppelsterne könnte zeigen, wie Planeten im Gravitationsfeld eines solchen Systems entstehen.

Eine der ersten Erkenntnisse aus Almas Jagd nach jungen Sternsystemen ist, dass besonders schwere Planeten, ähnlich wie Jupiter und Saturn in unserem Sonnensystem, überraschend schnell entstehen, schneller als es die bisherigen Computermodelle vorhersagten. Und sie bilden sich mit Vorliebe in den äußersten Randbereichen ihrer Planetensysteme. Noch nicht abschließend geklärt ist in der Astronomie auch die Frage, wieso bei der Entstehung eines jungen Sterns nicht der gesamte Staubklumpen im Zentrum kollabiert, sondern ein Teil des Materials zu Planeten - und übrigens auch Asteroiden - wird.

Die wissenschaftlichen Erkenntnisse aus diesen Einblicken in die Kreißsäle der Planetenentstehung werden die Astronomen demnächst in der Zeitschrift Astrophysical Journal Letters veröffentlichen.

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