Astronomie: JWST liefert neue Beweise für umstrittene Planetenentstehung
Die US-Raumfahrtbehörde Nasa hat mit dem Weltraumteleskop James Webb (JWST)(öffnet im neuen Fenster) die Kleine Magellansche Wolke untersucht und mit ihrer Beobachtung eine mehr als 20 Jahre umstrittene Entdeckung des Weltraumteleskops Hubble bewiesen.
Im frühen Universum bildeten sich Sterne hauptsächlich aus Wasserstoff und Helium. Es gab nur sehr wenige schwerere Elemente wie Kohlenstoff und Eisen, die später durch Supernova-Explosionen entstanden.
Die planetare Scheibe um Sterne mit wenigen schweren Elementen darf laut den gängigen Modellen nur eine kurze Lebensdauer haben. Dadurch könnten Planeten nicht sehr groß werden.
Erste Entdeckung bereits vor über 20 Jahren
Im Jahr 2003 lieferte Hubble(öffnet im neuen Fenster) jedoch den Beweis für einen massereichen Planeten um einen sehr alten Stern, der fast so alt wie das Universum ist. Die Beobachtungen zeigten viele Sterne, die etwa 20 bis 30 Millionen Jahre alt sind und immer noch von planetenbildenden Scheiben umgeben zu sein scheinen.
Das passt aber nicht in die bisherige Theorie zur Planetenentstehung. Eine solche Scheibe müsste sich nach zwei bis drei Millionen Jahren auflösen, wenn sie nur sehr wenige schwerere Elemente im Gas um die Scheibe hat. Da weitere Beobachtungen fehlten, konnte die Hubble-Entdeckung nicht bestätigt werden.
Jetzt untersuchte ein Forschungsteam mit dem JWST den massereichen, sternbildenden Sternhaufen NGC 346. Dieser weist ebenfalls einen relativen Mangel an schwereren Elementen auf. Der Haufen diente als naher Stellvertreter für die Untersuchung von Sternumgebungen mit ähnlichen Bedingungen im frühen, fernen Universum.
Die darin enthaltenen Sterne sind von einer planetaren Scheibe umgeben, die 20 oder 30 Millionen Jahre alt sein sollen. Dadurch haben die Planeten in diesen Systemen mehr Zeit, um sich zu formen.
Zwei Modelle, wieso planetare Scheibe so lange besteht
Das Forschungsteam erklärte, dass es zwei unterschiedliche Mechanismen oder sogar eine Kombination geben könne, durch die planetenbildende Scheiben in Umgebungen bestehen können, in denen es kaum schwerere Elemente gibt.
Ein sonnenähnlicher Stern kann sich auch bei nur wenig schwereren Elementen bilden. Dafür muss er von einer größeren Gaswolke umgeben sein. Dadurch gibt es mehr Masse in der planetaren Scheibe und es würde länger dauern, bis sich die Scheibe auflöst – selbst wenn der Strahlungsdruck auf die gleiche Weise wirken würde.
Es könnte aber auch sein, dass der Stern zusätzlichen Strahlungsdruck aufgebaut und damit die planetare Scheibe weggeweht hat. Dafür muss es Elemente in der Scheibe geben, die schwerer als Wasserstoff und Helium sind. Doch der massereiche Sternhaufen NGC 346 hat nur etwa zehn Prozent der schwereren Elemente, die in der chemischen Zusammensetzung unserer Sonne vorkommen. Vielleicht dauert es einfach länger, bis ein Stern in diesem Haufen seine Scheibe zerstreut hat.
Zur Studie
Die Studie erschien in der Ausgabe vom 16. Dezember des Astrophysical Journals: Protoplanetary Disks around Sun-like Stars Appear to Live Longer When the Metallicity is Low(öffnet im neuen Fenster) (Protoplanetare Scheiben um sonnenähnliche Sterne scheinen länger zu leben, wenn die Metallizität gering ist).