Planeten wachsen schnell

13.09.2005 - Unter Verwendung des Weltraumteleskops Spitzer hat ein Team von Astronomen der University of Rochester Lücken in den Staubscheiben zweier sehr junger Sterne entdeckt, ein Zeichen für das Vorhandensein von Gasriesen.

Dieselben Wissenschaftler haben vor einem Jahr Hinweise auf einen kleinen Planeten um einen jungen Stern geliefert, der die meisten Modelle der Entstehung von Gasriesen infrage stellte.

Die neuen Ergebnisse bestärken nicht nur das Argument, dass sich Gasplaneten schneller entwickeln als ursprünglich angenommen, sondern zeigen auch Parallelen zu unserem eigenen Sonnensystem. Einer der beobachteten Sterne, GM Aurigae, ähnelt unserer Sonne, ist aber erst eine Million Jahre alt und erlaubt so einen Blick in die Frühzeit unseres Sonnensystems.

„GM Aurigae ist im wesentlichen eine jüngere Version unserer Sonne, und die Lücke in seiner Staubscheibe entspricht etwa dem Raum, den bei uns die Gasplaneten einnehmen,“ sagte Dan Watson, Astronom und Physiker an der University of Rochester.

„Die Ergebnisse stellen existierende Theorien der Planetenentstehung infrage, insbesondere solche, in denen Planeten allmählich über Jahrmillionen entstehen,“ sagte Nuria Calvet, leitender Autor der Studie von der University of Michigan.

Die neuen „Babyplaneten“ existieren innerhalb der von ihnen selbst geschaffenen Lichtungen in den Staubscheiben um die Sterne DM Tauri und GM Aurigae, 420 Lichtjahre entfernt im Sternbild Stier. Bei diesen Staubscheiben hatte man seit einigen Jahren vermuten, dass sie aufgrund von Planetenbildungsprozessen Lücken enthalten. Die neuen Daten lassen daran keinen Zweifel mehr. Die Lücken sind so leer und scharf umgrenzt, dass Planeten die bei weitem plausibelste Erklärung liefern.

Die neuen Planeten können bisher nicht direkt beobachtet werden, aber der Infrarotspektrograph von Spitzer (IRS) zeigt deutlich die Lücken in den Staubscheiben. Der Staub in einer protoplanetarischen Scheibe ist in der Nähe des Sterns heißer als in den Außenbereichen, strahlt also innen mehr Licht im kurzen Wellenlängenbereich ab. Das IRS Team stellte fest, dass in einem bestimmten Bereich kaum Licht im kurzwelligen Bereich abgegeben wird, was wahrscheinlich bedeutet, dass hier die Scheibe eine Lücke hat. Die untersuchten Sterne sind im kosmischen Maßstab noch sehr jung, etwa eine Million Jahre, und noch von ihrer ursprünglichen Staubscheibe umgeben. Die einzige haltbare Erklärung für das Fehlen von Staub ist ein Gasriese wie Jupiter, der den Stern umkreist und dabei einen Bereich der Staubscheibe leer fegt.

Ebenso wie der letztjährige Fund junger Planeten, stellt auch dieser Fund eine Herausforderung für existierende Theorien dar, insbesondere für das „core accretion“ Modell, in dem Planeten durch die allmähliche Ansammlung von kleineren Körpern entstehen, ein Prozess, der wesentlich länger benötigt als eine Million Jahre benötigt, um einen Gasriesen entstehen zu lassen.

Das IRS Team machte eine weitere interessante Entdeckung im Fall von GM Aurigae. Anstatt einer einfachen zentralen Lücke in der Staubscheibe, wie sie in anderen Fällen beobachtet wurde, besitzt GM Aurigae eine Lücke die eine dichte äußere Staubscheibe von einer zarten inneren trennt. Das könnte entweder auf einen Übergangszustand hindeuten, bei dem ein Planet dabei ist, den Staub zu beseitigen, oder aber auf mehrere Planeten, die den Staub in einem komplexeren Muster wegfegen.

GM Aurigae besitzt etwa 5 Prozent mehr Masse der Sonne, ist also fast ein Zwilling und wird sich somit zu einem der Sonne ähnlichen Stern entwickeln. Überträgt man GM Aurigae auf unser Sonnensystem, befände sich die entdeckte Lücke im Bereich von Jupiter bis Uranus, also der Bereich, in dem auch in unserem Sonnensystem die Gasriesen auftauchen. Kleine, felsige Planeten wie die Erde würden wesentlich weniger Staub beseitigen und wären mit dieser Methode nicht erkennbar.

Autor: Ingo Froeschmann
Raumfahrt24.de