Ludwig-Maximilians-Universität München
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Entstehung von Planeten

Zerfall an der Geburtsstätte

München, 16.09.2016

Um den Stern TW Hydrae lassen sich Lücken in der protoplanetaren Scheibe erkennen, die auf junge Planeten hindeuten könnten. LMU-Astrophysikerin Barbara Ercolano aber sagt, die innere dieser Lücken zeige, dass sich die Scheibe bereits auflöst.

Die protoplanetare Scheibe um den Stern TW Hydrae. Foto: S. Andrews (Harvard-Smithsonian CfA); B. Saxton (NRAO/AUI/NSF); ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)

Als die Bilder Ende März dieses Jahres um die Welt gingen, versetzten sie die Fachwelt in Aufregung. Sie zeigten eine Scheibe, fast wie eine Schallplatte, nur leicht psychedelisch angehaucht in fettem Rot und Orange. Eine solche sogenannte protoplanetare Scheibe aus Gas und Staub rund um einen vergleichsweise jungen Stern – das ist der Ort, an dem Planeten entstehen. Mehr noch: In den neuen besonders detailgenauen Aufnahmen zeigen sich ringförmige Lücken rund um den Stern, der den Namen TW Hydrae trägt. Die könnten in der Tat junge Planeten in die Staubwolke gepflügt haben, mutmaßten Experten. Und bei der inneren dieser Lücken in einer Umlaufbahn um den Stern in einer Entfernung, die dem Abstand zwischen unserer Erde und der Sonne entspricht – ein Indiz dafür, dass ein solcher Exoplanet womöglich erdähnlich sein könnte.

Ein internationales Team um Professor Barbara Ercolano von der Universitätssternwarte der LMU hat die Beobachtung nun mit der Theorie abgeglichen. Ihr Fazit: Die prominente innere Lücke ist danach nicht durch die Flugbahn eines Planeten entstanden, sondern durch einen Vorgang, den Fachleute Photoevaporation nennen: Die starke Röntgenstrahlung, die der Stern aussendet, lässt die Materieteilchen der Wolke regelrecht verdampfen und sorgt am Ende für die Auflösung der Scheibe. Für die Wissenschaftler ähnlich faszinierend: Erstmals biete sich so die Gelegenheit, den Zerfall der protoplanetaren Scheibe en detail zu untersuchen. Davon berichten sie jetzt im angesehenen Fachblatt Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (MNRAS).

Nur 175 Lichtjahre von der Erde entfernt
Die protoplanetare Scheibe um den Stern TW Hydrae ist seit Langem ein beliebtes Studienobjekt: Sie ist nur 175 Lichtjahre von der Erde entfernt, der Stern ist relativ jung. Und die Spezialteleskope von der Erde aus zeigen eine gute Draufsicht auf die Scheibe. Die neuen spektakulären Aufnahmen stammen vom Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), einem Radioteleskop der Superlative in der Wüste Nordchiles.

Die Photoevaporation ist in der Tat ein zentrales Phänomen in der Planetenküche. Denn sie leitet nicht nur den Zerfall einer protoplanetaren Scheibe ein, die Berechnungen zufolge eine Lebensdauer von etwa zehn Millionen Jahren hat. Sie sorgt auch dafür, dass noch junge Planeten überleben und nicht von der Muttersonne unweigerlich angezogen und gefressen werden – was nicht selten passiert. Die Lücken, die die Photoevaporation in die Scheibe schlägt, schaffen eine Art Schutzraum. Ursprünglich kleinste und kleine Materieklumpen können so zu Planeten heranwachsen und ihre Bahnen um den Stern ziehen. Ercolano allerdings glaubt, dass die in den ALMA-Aufnahmen beobachtete innere Lücke eben nicht auf die Entstehung eines Planeten hindeutet, sondern auf Zerfall, weil eine ganze Reihe von Charakteristika der TW-Hydrae-Scheibe mit Ercolanos Photoevaporationsmodell übereinstimmen, etwa der Abstand der Lücke zur Muttersonne, die sogenannte Massen-Akkretionsrate sowie die Größen- und Dichteverteilung der Partikel.
MNRAS 2016