Ungeborene Welten beobachtet

19. September 2008

Mit dem Very Large Telescope gelang erstmals der Nachweis von Löchern in embryonalen Sonnensystemen. Diese könnten auf sehr junge Planeten hinweisen.

Das Modell der Entstehung des Planetensystems

Künstlerische Vorstellung eines Lochs in einer protoplanetaren Scheibe, das durch einen Planeten freigeräumt worden ist.  (ESO)

Künstlerische Vorstellung eines Lochs in einer protoplanetaren Scheibe, das durch einen Planeten freigeräumt worden ist. (ESO)

Wie entstanden unsere Sonne und das Planetensystem? Die Frage ist so alt wie die Naturwissenschaften selbst und lange wurde um eine Antwort gerungen. Bis ins 20. Jahrhundert hinein existierten die unterschiedlichen Modelle. Erst in den letzten Jahrzehnten mit dem Ausschwärmen von Raumsonden ins Sonnensystem verdichteten sich die Hinweise zum heute anerkannten Modell. Danach ballte sich Gas eines gigantischen Nebels aufgrund lokaler Anziehungskräfte zu einer symmetrischen Kugel zusammen, die einen zunehmend dichten und durch den Druck heißer werdenden Kern besaß, eine werdende Sonne. Durch die Kontraktion und bedingt durch die Drehimpulserhaltung wurde die Eigenrotation der Kugel schneller, was zu einer Abplattung und der Entstehung einer protoplanetaren Scheibe führte. Diese Theorie hatten bereits Emanuel Kant und Pierre-Simon Laplace im 18. Jahrhundert beschrieben, fanden jedoch zu deren Lebzeiten keine weitere Beachtung.

Doch wie ging die Entstehung des Planetensystems weiter? Der gängigen Theorie zufolge kam es nun auch in der protoplanetaren Scheibe, die aus Gas und Gesteinsbrocken bestand, zur gravitativen Zusammenballung von Materie, was schließlich immer größere Körper hervorbrachte, die ständig miteinander wechselwirkten bzw. kollidierten und dabei einen Konzentrationsprozess bis hin zur Entstehung von Planeten – und Kleinplaneten, also asteroidenartigen Körpern – vorantrieb.

Neue astronomische Beweise

Klingt dieses Modell auch noch so schlüssig, muss die astronomische Beobachtung zeigen, ob sich stichhaltige Beweise dafür finden lassen. Die ersten Aufnahmen von protoplanetaren Scheiben gelangen im Jahr 1994 mit dem Hubble-Weltraumteleskop. Darin sich bewegende Planeten oder Kleinplaneten zu entdecken, war seitdem selbst mit den besten Teleskopen nicht gelungen.

Einem Forscherteam um Klaus Pontoppidan vom California Institute of Technology in Pasadena gelang es nun mit Hilfe des Very Large Telescope (VLT) der Europäischen Südsternwarte (ESO) erstmals, Löcher in protoplanetaren Scheiben nachzuweisen. Löcher sollten der Theorie nach dort entstehen, wo sich planetenartige Körper durch die Gas- und Staubwolke bewegen und sich dabei den Weg freiräumen. Pontoppidans Gruppe analysierte drei Scheiben genauer. Während im System SR 21 ein großer Planet im Abstand von etwa 3,5 AU (eine Astronomische Einheit entspricht dem mittleren Abstand Erde-Sonne) seine Bahnen zieht, ist in HD 135344B ein Planet in 10 bis 20 AU Abstand zu erahnen. Ein bis zwei Planeten erwarten die Forscher um TW Hydrae.

„Unsere Beobachtungen zeigen klar, dass sich trotz der Ähnlichkeit aller drei Sterne zu unserer Sonne völlig unterschiedliche Planetensysteme entwickeln werden“, sagte Pontoppidan. „Die Natur scheint sich ungern zu wiederholen.“

Die direkte Beobachtung der Löcher geht an die Grenzen der aktuell verfügbaren Teleskoptechnik. Der Radius der Scheiben beträgt rund 100 AU, unser Abstand zu ihnen etwa 200.000 AU. Dies entspricht der Fähigkeit eines Passanten in Lissabon, der das Nummernschild eines im 2.000 Kilometer entfernten Stockholm fahrenden Autos abzulesen, unbeachtet der Erdkrümmung.

Die hohe Auflösungsfähigkeit wurde mithilfe der adaptiven Optik des VLT erreicht, einer Technik, bei der Schwankungen der Atmosphäre ausgeglichen werden können. Die Beobachtungen wurden im Nahinfrarot-Bereich mit dem Instrument CRIRES gemacht, das dem VLT zugeschaltet ist.

Die Wissenschaftler konzentrierten sich bei ihrer Arbeit vor allem auf die inneren Bereiche der Scheiben, wo auch erdähnliche Planeten entstehen könnten. Ihnen gelang es, Körper bis zu einem Abstand von weniger als 0,1 AU nachzuweisen und dabei gleichzeitig die Gasgeschwindigkeit zu bestimmen.

ESO-Mitarbeiter begrüßten den Erfolg der verwendeten Techniken und kündigten an, in Zukunft regelmäßig protoplanetare Scheiben beobachten zu wollen. So möchte man dem Ursprung der unterschiedlichen Planetensysteme und den unseres eigenen etwas näher kommen.

Trackback URI | Kommentare als RSS

Einen Kommentar schreiben