"Hybride Scheibe"

Astronomen machen rares Foto von Planetenbaustelle

27.10.2013 08:00

Mithilfe des Weltraumobservatoriums "Herschel" und dem Radioteleskopverbund ALMA ist Astronomen eine seltene Aufnahme einer Planetenbaustelle in einem unerwarteten Zwischenstadium gelungen. Die Scheibe um einen Stern namens HD 21997 enthält - entgegen den Erwartungen der Forscher - sowohl ursprüngliches Gas aus der Zeit der Sternentstehung als auch Staub, der durch die Kollision von Gesteinsbrocken entstanden ist.

Laut Angaben des internationalen Astronomenteams, dem Forscher aus Deutschland, den Niederlanden, Ungarn und den USA angehören, ist dies die erste Beobachtung einer solchen "hybriden Scheibe". Ihre Entdeckung dürfte eine Nachbesserung der gängigen Modelle der Planetenentstehung erfordern, glauben die Wissenschaftler.

Staub- und Gasring gleichzeitig
Der Stern HD 21997 liegt - 235 Lichtjahre von der Erde entfernt - im Sternbild Chemischer Ofen (Fornax) und hat die 1,8-fache Masse unserer Sonne. Die Beobachtungen mit ALMA und "Herschel", das kürzlich in Pension geschickt wurde (Bericht in der Infobox), zeigen einen ausgedehnten Staubring, der den Stern in Entfernungen zwischen 55 und 150 Astronomischen Einheiten (eine AE entspricht der durchschnittlichen Entfernung der Erde von der Sonne, Anm.) umgibt. Zusätzlich fanden die Forscher einen Gasring, dessen innerer Rand näher am Zentralstern liegt als der des Staubrings.

"Dass wir um den 30 Millionen Jahre alten Stern HD 21997 urtümliches Gas finden, gibt uns ein Rätsel auf. Sowohl Modellrechnungen als auch frühere Beobachtungen zeigen, dass das Gas in dieser Art von Scheibe rund um einen jungen Stern bereits nach rund zehn Millionen Jahren verschwunden sein sollte", sagt Thomas Henning vom Max-Planck-Institut für Astronomie in Heidelberg, der an der Entdeckung beteiligt war.

Zurzeit bemühen sich die Astronomen, weitere Systeme wie HD 21997 für weitergehende Untersuchungen an hybriden Scheiben zu finden, und so zu klären, wie sie sich in die gängigen Modelle der Planetenentstehung einfügen – oder wie diese Modelle verändert werden müssen.

Fund widerspricht gängigen Modellen
Bei ihrer Geburt sind Sterne wie unsere Sonne von Scheiben aus Staub und Gas umgeben, aus denen sich das Planetensystem des Sterns bildet: Der Staub verklumpt weiter und weiter - am Ende sind kilometergroße massive Brocken entstanden, die Planetesimale (kleines Bild 3 zeigt eine künstlerische Illustration) genannt werden. Diese Brocken bilden später die Asteroiden und Kometen des Systems oder sie verklumpen weiter und bilden Felsplaneten wie unsere Erde oder die Kerne für große Gasplaneten.

Die gängigen Modelle der Planetenentstehung besagen, dass das ursprünglich vorhandene Gas der Scheibe in der Planetesimalen-Phase rasch aufgebraucht wird. Einiges davon fällt in den Stern zurück, ein weiterer Teil sammelt sich in dem, was später die Gasplaneten (wie etwa Jupiter) werden, der Rest wird durch die intensive Strahlung des jungen Sterns ins Weltall hinaus getrieben. Nach rund zehn Millionen Jahren, so die bisherige Überzeugung, sollte das ursprüngliche Gas verschwunden sein.

Das Bild zeigt die Strahlung der kalten Staubkörner in Rot, das Gas um den Stern erscheint in Blau. Die weißen bis hellgrauen Bildpartien zeigen das Vorkommen von sowohl Gas als auch Staub an.