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Exoplaneten: Hilft die Spirale bei der Geburt - eines Planeten?

Rund um den jungen Stern Elias 2-27 tut sich etwas: Astronomen können hier die Entstehung von Exoplaneten quasi live miterleben. Und eine besondere Struktur erweckt ihre Aufmerksamkeit.
Spiralarme um Stern Elias 2-27Laden...

In der Sternentstehungsregion Rho Ophiuchi entwickelt sich nach kosmischen Maßstäben gerade der junge Stern Elias 2-27 – in 453 Lichtjahren Entfernung zur Erde. Astronomen um Laura Pérez vom Max-Planck-Institut für Radioastronomie in Bonn haben mit Hilfe des internationalen Observatoriums ALMA eine auffällige Spiralarmstruktur in der Gas- und Staubscheibe rund um diesen Stern beobachtet, die womöglich eine wichtige Voraussetzung dafür ist, dass sich Planeten bilden können. Diese Spiralstruktur umfasst die Materie nahe der mittleren Ebene der so genannten protoplanetaren Scheibe, aus der neue Planeten hervorgehen. Erstmals konnten damit Wissenschaftler diese theoretisch vorhergesagte Phase in der Entwicklung junger Sterne und ihrer Planetensysteme beobachten.

Zwar wurden Spiralen bei jungen Sternen nachgewiesen, doch waren rund um diese Sonnen schon erste Planeten vorhanden. Zudem wurden sie nur im optischen Licht aufgezeichnet. Dafür sind protoplanetaren Scheiben jedoch undurchsichtig. Man kann also nur Störungen auf ihrer Oberfläche erkennen und nicht in ihr Inneres blicken, wo sich aber der Großteil der Materie befindet und die Geburt der Planeten vor sich geht. ALMA kann hingegen im Bereich Submillimeter- und Millimeterstrahlung dichte Gas- und Staubwolken durchdringen und erlaubt so die Sicht mitten hinein in die aktivsten Zonen rund um ferne Sterne. Elias 2-27 besitzt demnach zwei symmetrische Spiralarme, die bis in den äußeren Bereich der protoplanetaren Scheibe herausreichen.

Ohne solche Unterstrukturen könnten Planeten möglicherweise gar nicht erst entstehen, schreiben Pérez und Co: Ist die Materie in einer Scheibe weitgehend gleichmäßig verteilt, können sich Planeten nur Schritt für Schritt bilden. Die Staubteilchen in der Scheibe kollidieren und haften aneinander, so dass sich immer größere Objekte entwickeln. Sobald die Brocken jedoch größer als einige Meter werden, reiben sie sich auf ihrer Bahn um den Stern so stark am umgebenden Gas, dass sie innerhalb von maximal 1000 Jahren nach innen wandern und in den Zentralstern fallen. Dieser Zeitraum ist zu kurz, als dass sie bis zur Größe von Planeten heranwachsen und damit unempfindlich gegenüber der Gasreibung werden könnten. In Regionen erhöhter Dichte, wie sie entlang der jetzt beobachteten Dichtewellen – den Spiralen – auftreten, könnte das Planetenwachstum dagegen beschleunigt voranschreiten: Die Gravitation ist in diesen Abschnitten erhöht; zudem stoßen kleinere und größere Brocken mit höherer Wahrscheinlichkeit zusammen.

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