News: Potentielle Bausteine für erdähnliche Planeten beobachtet
Bei Beobachtungen einer protoplanetaren Scheibe haben Astronomen kometenähnliche, wasserreiche Körper in der habitablen Zone um einen jungen Stern aufgespürt. Es könnte sich dabei um die Bausteine für erdähnliche Planeten handeln.
© NASA (Ausschnitt)
Die protoplanetaren Scheiben aus Gas und Staub um junge Sterne sind für die Astronomen ein natürliches Laboratorium, in dem sie die Entstehung von Planetensystemen beobachten können. Allerdings befinden sich selbst die nächstgelegenen jungen Sterne außerhalb der Reichweite konventioneller Teleskope.
Mit dem Keck Interferometer gelang es dem Astronomen Josh A. Eisner, einen Blick in die habitable Zone des jungen Sterns MWC 480 zu werfen. Er vermaß die Scheibe vom Außenrand bis auf einen Abstand vom Stern von weniger als einer Astronomischen Einheit (1AE = Mittlere Entfernung der Erde von der Sonne, 149,6 Millionen Kilometer). Dabei fand er Spuren von Wasser, welches vermutlich von verdampfenden Eiskörpern stammt. Aus diesen könnten sich gerade Planeten bilden, die unserer Erde ähneln.
Woraus bestehen die Staubscheiben?
Protoplanetare Scheiben um junge Sterne bestehen zum größten Teil aus Wasserstoffgas. Daneben enthalten sie Moleküle wie Kohlenmonoxid und Wasser. Diese Stoffe weisen zwar wesentlich geringere Konzentrationen auf, lassen sich aber durch ihren spektralen Fingerabdruck einfacher nachweisen. Nur etwa ein Prozent des Scheibenmaterials ist Staub. Aber nach dem Motto „Kleinvieh macht auch Mist“ können aus diesem Material ein oder mehrere erdähnliche Planeten entstehen.
Würde man sich von unserem Sonnensystem so weit wie die nächstgelegene protoplanetare Scheibe entfernen, so würde uns der Abstand zwischen Sonne und Erde unter einem Winkel von 0,012 Bogensekunden erscheinen. Dies ist vergleichbar mit einem menschlichen Haar, das man aus einer Entfernung von zwei Kilometern betrachtet. Kein Teleskop erreicht ein derartiges Auflösungsvermögen, deshalb müssen die Astronomen auf indirekte Beobachtungsmethoden bei der Erforschung der habitablen Zone zurückgreifen.
Der Trick dabei ist, die Emissionslinien des gasförmigen Materials bei einer hohen Wellenlängenauflösung zu analysieren. Dies erlaubt den Forschern, die Geschwindigkeit des Gases über die Dopplerverschiebung der Spektrallinien zu ermitteln. Mit Hilfe der Keplerschen Gesetze können diese Geschwindigkeiten in den Abstand des emittierenden Gases vom Zentralgestirn umgerechnet werden.
Eisner benutzte für seine Beobachtungen die beiden Zehn-Meter-Keck-Teleskope auf Hawaii, die zusammengeschaltet einem 85-Meter-Teleskop entsprechen. Dabei fand er heraus, dass sich der innere Rand der Staubscheibe in 0,3 AE Abstand vom Stern befindet. Noch innerhalb von 0,15 AE stieß er auf Spuren von Wasserdampf und bestätigte damit frühere Beobachtungen von MWC 480.
Interessanter als das was Eisner sah, ist vielleicht das, was er nicht sah: Emissionslinien des Kohlenmonoxid-Moleküls. Wasser im inneren Bereich der protoplanetaren Scheibe weist auf einen stetigen Materiestrom zum Zentralgestirn hin. Dabei sollte aber auch Kohlenmonoxid in die innere Zone um den Stern transportiert werden.
Eine mögliche Erklärung dafür ist, dass kometenähnliche Körper, die reich an Wassereis sind, durch Gravitationswechselwirkungen in den inneren Bereich der Scheibe vordringen. Wenn die Eisbrocken verdampfen, geben sie den Wasserdampf an ihre Umgebung ab. Diese Körper bilden sich am äußeren Rand der Staubscheibe, wo Temperaturen von 20 bis 150 Kelvin herrschen. Wasser liegt bei diesen Temperaturen in kristalliner Form vor, Kohlenmonoxid hingegen ist hier aber immer noch gasförmig. Die kometenähnlichen Gebilde enthalten also viel Wasser, aber nur wenig Kohlenmonoxid.
Auch die Erde könnte aus einer Vielzahl dieser Körper, die sich auf dem Weg durch die protoplanetare Scheibe befanden, entstanden sein. Dies könnte das Vorkommen des lebensspendenden Wassers auf unserem Planeten erklären.
AK
Mit dem Keck Interferometer gelang es dem Astronomen Josh A. Eisner, einen Blick in die habitable Zone des jungen Sterns MWC 480 zu werfen. Er vermaß die Scheibe vom Außenrand bis auf einen Abstand vom Stern von weniger als einer Astronomischen Einheit (1AE = Mittlere Entfernung der Erde von der Sonne, 149,6 Millionen Kilometer). Dabei fand er Spuren von Wasser, welches vermutlich von verdampfenden Eiskörpern stammt. Aus diesen könnten sich gerade Planeten bilden, die unserer Erde ähneln.
Woraus bestehen die Staubscheiben?
Protoplanetare Scheiben um junge Sterne bestehen zum größten Teil aus Wasserstoffgas. Daneben enthalten sie Moleküle wie Kohlenmonoxid und Wasser. Diese Stoffe weisen zwar wesentlich geringere Konzentrationen auf, lassen sich aber durch ihren spektralen Fingerabdruck einfacher nachweisen. Nur etwa ein Prozent des Scheibenmaterials ist Staub. Aber nach dem Motto „Kleinvieh macht auch Mist“ können aus diesem Material ein oder mehrere erdähnliche Planeten entstehen.
Würde man sich von unserem Sonnensystem so weit wie die nächstgelegene protoplanetare Scheibe entfernen, so würde uns der Abstand zwischen Sonne und Erde unter einem Winkel von 0,012 Bogensekunden erscheinen. Dies ist vergleichbar mit einem menschlichen Haar, das man aus einer Entfernung von zwei Kilometern betrachtet. Kein Teleskop erreicht ein derartiges Auflösungsvermögen, deshalb müssen die Astronomen auf indirekte Beobachtungsmethoden bei der Erforschung der habitablen Zone zurückgreifen.
Der Trick dabei ist, die Emissionslinien des gasförmigen Materials bei einer hohen Wellenlängenauflösung zu analysieren. Dies erlaubt den Forschern, die Geschwindigkeit des Gases über die Dopplerverschiebung der Spektrallinien zu ermitteln. Mit Hilfe der Keplerschen Gesetze können diese Geschwindigkeiten in den Abstand des emittierenden Gases vom Zentralgestirn umgerechnet werden.
Eisner benutzte für seine Beobachtungen die beiden Zehn-Meter-Keck-Teleskope auf Hawaii, die zusammengeschaltet einem 85-Meter-Teleskop entsprechen. Dabei fand er heraus, dass sich der innere Rand der Staubscheibe in 0,3 AE Abstand vom Stern befindet. Noch innerhalb von 0,15 AE stieß er auf Spuren von Wasserdampf und bestätigte damit frühere Beobachtungen von MWC 480.
Interessanter als das was Eisner sah, ist vielleicht das, was er nicht sah: Emissionslinien des Kohlenmonoxid-Moleküls. Wasser im inneren Bereich der protoplanetaren Scheibe weist auf einen stetigen Materiestrom zum Zentralgestirn hin. Dabei sollte aber auch Kohlenmonoxid in die innere Zone um den Stern transportiert werden.
Eine mögliche Erklärung dafür ist, dass kometenähnliche Körper, die reich an Wassereis sind, durch Gravitationswechselwirkungen in den inneren Bereich der Scheibe vordringen. Wenn die Eisbrocken verdampfen, geben sie den Wasserdampf an ihre Umgebung ab. Diese Körper bilden sich am äußeren Rand der Staubscheibe, wo Temperaturen von 20 bis 150 Kelvin herrschen. Wasser liegt bei diesen Temperaturen in kristalliner Form vor, Kohlenmonoxid hingegen ist hier aber immer noch gasförmig. Die kometenähnlichen Gebilde enthalten also viel Wasser, aber nur wenig Kohlenmonoxid.
Auch die Erde könnte aus einer Vielzahl dieser Körper, die sich auf dem Weg durch die protoplanetare Scheibe befanden, entstanden sein. Dies könnte das Vorkommen des lebensspendenden Wassers auf unserem Planeten erklären.
AK
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