Susanne Pfalzner
© Susanne Pfalzner
(Ausschnitt)
 Bild vergrößernEnge Begegnung

Obwohl es keine Möglichkeit gibt, den Anfang unseres Planetensystems direkt zu beobachten, lassen sich mit detektivischem Spürsinn die ersten Jahrmillionen nachvollziehen. Wie ein Puzzlespiel fügten Astronomen Indiz für Indiz zusammen und blickten so mehr als vier Milliarden Jahre zurück. In der Juni-Ausgabe von "Sterne und Weltraum" berichtet Susanne Pfalzner vom Max-Planck-Institut für Radioastronomie in Bonn über die Detektivarbeit der Forscher, welche die Geburtsumstände unseres Planetensystems ermittelten.

Glücklicherweise gibt es noch heute erkennbare Spuren aus der Frühzeit des Sonnensystems. Aus der Analyse bestimmter Meteoriten ist bekannt, dass kurz nach der Bildung der Sonne in ihrer unmittelbaren Umgebung ein anderer Stern als Supernova explodiert sein muss. Die Meteoriten sind Zeugen der Vergangenheit, in ihnen finden sich Spuren vom Zerfall radioaktiver Isotope, die nur massereiche Sterne in ihrem Inneren erbrüten und bei ihrer Explosion als Supernova freisetzen.

Sogar die Masse des explodierten Sterns lässt sich daraus auf das rund 25-Fache der Masse unserer Sonne schätzen. Außerdem muss die Sternexplosion in nur 0,8 Lichtjahren Entfernung zur jungen Sonne stattgefunden haben. All dies ist nur möglich, wenn die Sonne in einem Sternhaufen mit mehreren tausend Mitgliedern geboren wurde.

Die Beweislage für die Geburt im Sternhaufen verdichtete sich weiter, denn die Massenverteilung im Sonnensystem spricht ebenfalls klar dafür. Jenseits der Bahn des Planeten Neptun fällt sie drastisch ab, ganz so als wäre das junge Planetensystem in seiner Geburtsstunde dort gestutzt worden. Dies geschah offenbar, als ein Stern in einer Entfernung von rund 100 Astronomischen Einheiten (also dem 100-Fachen des Abstands der Erde von der Sonne) am Sonnensystem vorbeizog, als es nur wenige Millionen Jahre alt war. Seine Schwerkraftwirkung störte die Staub- und Gasscheibe um die neugeborene Sonne, so dass sich ihre Außenbezirke auflösten und eine kleinere, scharf begrenzte Scheibe zurückblieb.

Auch das 2003 entdeckte, ungewöhnliche Transneptunobjekt Sedna ist ein klarer Hinweis auf den Sternvorbeiflug im jungen Sonnensystem. Dessen extrem exzentrische Bahn in großer Sonnenentfernung, die auch bei ähnlichen Himmelskörpern gefunden wurde, ist offenbar eine Folge der Störung unseres Planetensystems.

Wenn die Sonne in einem dichten Sternhaufen entstand, stellt sich die Frage nach dem Verbleib der anderen Mitgliedssterne. Heute befindet sich die Sonne in einer relativ dünn mit Sternen besiedelten Gegend der Milchstraße. Durch Untersuchungen anderer Sternhaufen und mit Hilfe von Computersimulationen lösten die Astronomen auch diesen Widerspruch auf. Die Sonne entstand demnach in einem so genannten "undichten Haufen", der sich bald nach der Entstehung des Planetensystems auflöste und dessen Mitglieder sich bis heute über die halbe Milchstraße verteilten. Der stutzende Sternvorbeiflug muss sich daher innerhalb der ersten fünf Millionen Jahre abgespielt haben; anschließend konnte sich das Planetensystem weitgehend ungestört entwickeln.

Die Detektivgeschichte um den Ursprung unseres Planetensystems zeigt, wie Astronomen aus wenigen Indizien durch Beobachtung und logische Schlüsse ein vergleichsweise genaues Bild von der Geburtsumgebung der jungen Sonne rekonstruierten. Jedes weitere Indiz wird weitere Unklarheiten ausräumen und unseren Blick in die Vergangenheit schärfen.