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Planetarische Systeme: Chaos beim Weltenbau

Recht haben sie, die Hippies: Wir alle - Mensch, Tier, Planet - sind geboren aus Sternenstaub. Astronomische Wehen-Beobachtungen bestätigen das, offenbaren allerdings Unplanmäßigkeiten der Geburtstermine.
Kollisionen produzieren StaubLaden...
Früher einmal, bald nach dem barocken Himmelsmechaniker und Planetenbewegungstheoretiker Johannes Kepler, dachte man sich ein Sonnensystem als gottgemacht genaues Uhrwerk – die Gestirne schnurren um ihr leuchtendes Zentrum stetig auf immer gleichen Bahnen, bis in die Ewigkeit, auf Dauer vorherseh-, bis zum Jüngsten Tag berechenbar. Ein wenig chaotischer läuft es denn doch schon ab.

Aber auch heute noch, einiges nach Kepler, denken Theoretiker der modernen astronomischen Zunft der Einfachheit halber gerne in gleichförmigen Bahnen. Ihre Modellüberlegungen zur Entstehung planetarischer Systeme sehen alle nicht gasförmigen Planeten sich langsam, aber eben gleichmäßig-stetig aus dem Staub erheben: Nach und nach, so die Überlegung, sammeln sich Partikel der Staubwolke um junge Sonnen an einigen gewichtigeren Brocken an und vergrößern diesen dabei mehr und mehr. Und bald – naja, innerhalb nur einiger Millionen Jahre – kollidieren auch einmal zwei solcher wachsenden Staubsammel-Brocken, und es fusionieren dabei ansehnliche Klumpen zu schon fast planetengroßen Felsen. Und so weiter, bis dann irgendwann Staub zu Erde, Mars und Venus geworden ist – beziehungsweise die felsigen, erdähnlichen Pendants exosolarer Systeme.

Junge Sterne, so folgt jedenfalls aus dem Modell, sind umgeben von viel Staub, ältere von fast keinem mehr: Was nach einiger Zeit als Staubpartikel nicht von einem wachsenden Planeten geschluckt wird, sollte durch Sonnenwind aus dem entstehenden System geblasen worden sein.

Schön und einleuchtend, meinten auch Forscher um George Rieke von der Universität von Arizona und machten sich an die Arbeit, die Theorie experimentell zu belegen. Sie kombinierten dazu Infrarot-Aufnahmen des Spitzer Space Telescope der Nasa mit älteren Aufnahmen des Infrared Space Observatory der Esa und des multinationalen Infrared Astronomical Satellite. Mit solchen Aufnahmen gelingt der Blick in die staubige Kinderstube von Planeten: Staub wird von der Wärme eines Zentralgestirnes erhitzt und leuchtet schwach im infraroten Wellenlängenbereich.

Als die Forscher nun aber ihre modellhafte Geschichte der Planetenentstehung erwachsen werdender Systeme aus den Aufnahmen von 266 unterschiedlich alten Sternen vergleichbarer Größe extrahieren wollten – 71 Systeme entpuppten sich auch als Besitzer verdächtiger Staubgürtel wechselnder Dichte –, erlebten sie eine Überraschung: Auch beim Planetenbauen geht es offenbar chaotischer zu als vermutet.

Ein entstehendes PlanetensystemLaden...
Ein entstehendes Planetensystem | Künstlerische Darstellung eines entstehenden Planetensystems. In den von Infrarotkameras durchleuchteten Systemen kreisen größere und kleiner Staubpartikel um das Zentralgestirn. Kollisionen können darin gewichtige Brocken zu noch größeren Körpern zusammenfügen – setzten aber offenbar auch gelegentlich wieder neue Staubwolken frei.
Mancher Jungstern etwa entpuppte sich erstaunlich früh schon als bar jeder Staubschicht. Vor allem aber entgegen jeder Erwartung zeigten sich nicht mehr ganz junge Systeme von weniger als 100 Millionen Jahren – in denen die Planetenbildung eigentlich schon abgeschlossen sein sollte – gelegentlich als durchaus noch ziemlich eingestaubt. Das einzige, was derart dichte Staubwolken um ältere Sterne erklärbar machen könnte, seien massive, noch nicht allzu lang zurückliegende Zusammenstöße zweier zumindest mehrere Hundert Kilometer großer Planetenvorläufer, meint Rieke zu dem überraschend angestaubten Zustand solcher Systeme: Statt zu fusionieren, bröseln die Kollisionspartner offenbar gelegentlich auch wieder auseinander.

Immerhin, an erdähnliche Felsplaneten sollte es im Universum, rechnet man die Menge aller nun beobachteten Staubkollisionsmöglichkeiten hoch, eigentlich nicht mangeln. Nur dauert es wohl doch länger als gedacht, bis einigermaßen endgültig geformte Exo-Erden einmal ihre Zentralgestirne einigermaßen stetig umschnurren. Ob dort vielleicht ein Exo-Kepler einmal beobachtet, wie gleichförmig diese Bahnen verlaufen, ist dann wieder eine andere Frage.
20.10.2004

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum - Die Woche, 20.10.2004

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