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Staubige Planetengeburt

Astronomie|Physik

Staubige Planetengeburt
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In der protoplanetarischen Scheibe aus Gas und Staub, die um einen jungen Stern rotiert, entstehen Regionen mit unterschiedlicher Temperatur. Zwischen diesen halten sich größere Planeten auf einer Umlaufbahn, statt in den Mittelpunkt zu stürzen.
Die seit 20 Jahren gängigen Modelle zur Entstehung des Sonnensystems versagen bei der Erklärung, weshalb die Schwerkraft nicht den Planeten Erde in den zentralen Stern gezogen hat. Eine Computersimulation von US-Wissenschaftlern repariert nun das Modell, indem sie die Temperatur als Faktor miteinbezieht: In der so genannten protoplanetarischen Scheibe aus Gas und Staub, die um den jungen Stern rotiert, existieren nämlich unterschiedliche Temperaturbereiche. Dadurch bilden sich Regionen aus, in denen Materie in den Stern stürzt oder sich von ihm entfernt. Dazwischen bewegen sich die Planeten wohlbehalten auf einer Umlaufbahn ? und dort bleiben sie auch, wenn sich die Scheibe auflöst.

In der protoplanetarischen Scheibe verklumpen sich Staubteilchen zu immer größeren Körpern, aus denen schließlich Planeten entstehen, die auf festen Bahnen ihre Kreise um den Stern ziehen. Dass dieser Mittelpunkt nicht die gesamte Materie aufsaugt, liegt nach den Simulationen der US-Forscher an Temperaturunterschieden: Die Mittelschicht der Scheibe kann weniger Energie an den Weltraum abgeben und kühlt deshalb nicht so schnell ab.

Diese lokale Entwicklung wurde nun in die Simulation der langfristigen Temperaturentwicklung und der Dichtestruktur protoplanetarischer Scheiben einbezogen. „Unsere Berechnungen zeigen endlich, warum Kleinplaneten, aus denen größere Planeten wie unsere Erde entstanden sind, den Lebenszyklus der Gasscheibe überlebt haben“, berichtet Mac Low. Die Planeten werden auf einer Umlaufbahn in der Scheibe eingebettet zwischen den Regionen, aus denen sich Materie in unterschiedliche Richtungen auf Wanderschaft begibt. Die Umlaufbahn bewegt sich zwar langsam zum Stern, doch sie stabilisiert sich, weil die Gasdichte der Scheibe mit zunehmender Auslösung sinkt. Dabei ist der Radius der Umlaufbahn abhängig von der jeweiligen Masse des Planeten.

Die Wissenschaftler haben für ihre aufwändige Simulation ein eindimensionales Modell verwendet, denn dreidimensionale Modelle entpuppten sich als zu rechenintensiv: Statt die Abermillionen Jahre der Lebenszeit einer protoplanetarischen Scheibe zu simulieren, hätten gerade einmal 1000 Jahre von 100 Umlaufbahnen berücksichtigt werden können.

Mordecai-Mark Mac Low (University of Cambridge, Boston) et al.: 215. Tagung der American Astronomical Society( Online-Vorveröffentlichung ) ddp/wissenschaft.de ? Rochus Rademacher
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