Bevor sich Planeten auf stabilen Umlaufbahnen um ihren Zentralstern zur Ruhe setzen, drängeln und schubsen sie sich in ihrer Jugend durch die Reste protoplanetarer Staubscheiben.
Die Staubscheibe um den Stern HR 8799 | Das Bild zeigt den Stern HR 8799 im Infraroten. Er ist von einer riesigen Staubwolke umgeben. Darin befinden sich drei Planeten und eine große Zahl von Kleinkörpern, die sich auf chaotischen Bahnen bewegen.
Das Weltraumteleskop Spitzer hat nun für genau dieses Verhalten orbitaler Hyperaktivität Hinweise bei einem jungen Stern gefunden. Um den Stern HR 8799 rempelt sich eine Bande von drei jungen Planeten durch die planetare Scheibe. Sie drängen kleinere Himmelskörper aus ihrer Bahn und verursachen dabei häufige Zusammenstöße. Dadurch kommt es zur Aufwirbelung von Staub, der die Planetenscheibe wie eine riesige Wolke umgibt.
Der Stern HR 8799 trat im November 2008 in die Aufmerksamkeit der Öffentlichkeit, da er einer der zwei ersten bekannten Sterne ist, dessen Planeten direkt abgebildet wurden. Insgesamt fanden sich drei Planeten um HR 8799, die jeweils die zehnfache Masse von Jupiter aufweisen.
Ein weiteres Planetensystem in dem der Nachweis eines Planet direkte Abbildung gelang, ist der 25 Lichtjahre von der Erde entfernte Stern Fomalhaut. Genau wie Fomalhaut ist auch HR 8799 ein relativ junger Stern und wesentlich massereicher als unsere Sonne. HR 8799 ist allerdings fünfmal so weit von der Erde entfernt als Fomalhaut. Deswegen waren sich die Wissenschaftler zunächst nicht sicher, ob die Auflösung von Spitzer ausreichen würde, um die planetare Scheibe um HR 8799 abzubilden.
Die Überraschung war dementsprechend groß, als das Spitzer-Team geleitet von Kate Su von der University of Arizona in Tucson, USA, sogar eine sehr große Staubwolke um den Stern entdeckte. Die Astronomen vermuten, dass dieser Staub durch Zusammenstöße kleinerer Himmelskörper, wie Kometen oder gefrorene Gesteinsklumpen, wie sie auch im Kuiper-Gürtel unseres Sonnensystems zu finden sind, enstanden ist.
Protoplanetare Scheiben um junge Sterne werden seit langem untersucht, um Erkenntnisse über die Entstehung von Planeten zu gewinnen. Die Planetensysteme HR 8799 und Fomalhaut bieten nun die Besonderheit, die Wechselwirkung zwischen jungen Planeten und der sie umgebenden protoplanetarern Scheibe zu beobachten.
Die Staubscheibe von HR 8799 im Größenvergleich | Um den Stern herum dehnt sich eine riesige protoplanetare Staubscheibe aus. In ihr kommt es durch die Schwerkraft von drei jungen Riesenplaneten zu Kollisionen zwischen kleineren Himmelskörpern.
Durch die Schwerkraft der drei großen Planeten werden die kleineren Himmelskörper aus ihrer Bahn geworfen und bewegen sich chaotisch. Dadurch kommt es häufig zu Kollisionen untereinander. Bei jedem Zusammenstoß gelangen so größere Mengen aus feinem Staub in das Planetensystem. Astronomen vermuten, dass auch die drei Riesenplaneten ihre endgültige Bahn noch nicht erreicht haben und nach innen wandern.
Diese Bahnänderungen während der Entstehung eines Planetensystems wird als Migration bezeichnet.
Als unser Sonnensystem noch sehr jung war, durchlebte es eine ähnliche Migrationsphase. Bei ihrer Bewegung durch die Scheibe lenkten die großen Planeten Jupiter und Saturn die sie umgebenden Kometen und Kleinkörper ab, wodurch diese häufiger auf die Erde prallten. Dieses Stadium, das auch "schweres Bombardement" genannt wird, erklärt wie unsere Erde zu ihrem Wasser kam: Nasse Schneeballkometen stürzten auf die Erde und lieferten des Lebens liebste Flüssigkeit.
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