Planetenentstehung: Staubscheibe um einen Braunen Zwerg könnte felsige Planeten hervorbringen

Felsige Planeten entstehen, indem Staubkörner miteinander verkleben und nach und nach zu immer größeren Objekten heranwachsen. Laut Theorien sollte dieses Staubwachstum in den Scheiben um junge Braune Zwerge nicht stattfinden können. Mit dem Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array (ALMA) wurde nun jedoch genau dieser Vorgang beobachtet - Planeten könnten also viel häufiger entstehen, als bisher vermutet.

Elena Sellentin

Planetenentstehung in einer protoplanetaren Scheibe — © University of Copenhagen / Lars Buchhave (Ausschnitt)

Das chilenische Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array (ALMA) wurde von Forschern, die an der Planetenentstehung arbeiten, sehnsüchtig erwartet. ALMA ist nämlich für solche Strahlung empfindlich, die wegen ihrer Wellenlänge und im Gegensatz zum optischen Licht aus den dichten Staubregionen austritt, in denen die Planetenbildung vonstatten geht.

Inzwischen befindet sich ALMA in einer betriebsbereiten Aufbauphase und lässt sich bereits für wertvolle Beobachtungen einsetzen. So auch im Falle einer einstündigen Beobachtung des Braunen Zwergs ISO-Oph 102 im Sternbild Schlangenträger. Ein Brauner Zwerg ist ein sternähnliches Gebilde, das aber eine zu geringe Masse hat, um Licht durch Kernfusion zu erzeugen. ALMA fand um ISO-Oph 102 eine Scheibe, in der millimetergroße Staubkörner vorkommen und aus denen eines Tages ein felsiger Planet entstehen könnte.

Staubscheibe um einen Braunen Zwerg | So könnte eine Staubscheibe um einen Braunen Zwerg aussehen (künstlerische Darstellung). In der Mitte der Scheibe erkennt man das schwache Glimmen des Braunen Zwergs: Er zieht sich unter seiner eigenen Schwerkraft zusammen und strahlt die dadurch gewonnene Energie als Licht ab.

Diese Entdeckung kam unerwartet, denn nach bisherigen Theorien sollten in den Scheiben um Braune Zwerge solche Staubkörner nicht vorkommen. Auch Luca Ricci vom California Institute of Technology, der die Beobachtungsdaten von ALMA mit seinen Mitarbeitern auswertete, zeigte sich davon überrascht. Die Beobachtung mit ALMA zeigt, dass Staubteilchen selbst unter den ungünstigen Bedingungen um einen Braunen Zwerg bis hin zu Größen im Millimeterbereich anwachsen können. In Computersimulationen ist das bisher nur unter sehr seltenen und besonders geeigneten Bedingungen gelungen – dabei ist es ein kritischer Schritt im Wachstum eines felsigen Planeten.

Scheiben, die junge Sterne oder Braune Zwerge umgeben, sind Überbleibsel von deren Entstehung. In ihnen befinden sich feine Staubteilchen, aus denen ein felsiger Planet hervorgehen kann. Mit einer Größe im Mikrometerbereich ähneln diese Staubteilchen anfangs eher Rußpartikeln als Hausstaub. Sie können aber zu immer größeren Gebilden anwachsen, wenn sie miteinander kollidieren und dabei aneinander haften bleiben – und genau dieser Prozess sollte laut Theorien nicht in der Scheibe um einen Braunen Zwerg stattfinden können. Dort sollten die Kollisionsgeschwindigkeiten der Staubteilchen so groß sein, dass sie sich zerschlagen, statt aneinander kleben zu bleiben. Millimetergroße Staubteilchen dürften dementsprechend nicht entstehen. Würden sie dennoch auftauchen, so sollten sie den bisherigen Theorien zu Folge auf den Braunen Zwerg in der Mitte der Scheibe abregnen, und somit in der Scheibe nicht mehr vorhanden sein.

Von daher ist es überraschend, dass ALMA nun millimetergroße Staubteilchen in einer Scheibe um einen Braunen Zwerg nachwies. In Wahrheit entstehen Planeten daher wohl viel leichter als in den gegenwärtigen Computersimulationen. Auch Exoplaneten um Braune Zwerge dürften somit viel häufiger vorkommen als bisher vermutet.