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Astronomie

Planetenbildung bei sterbenden Sternen?

Diese Illustration verdeutlicht die Vermutungen der Astronomen. © N. Stecki

Planeten sind normalerweise kaum jünger als ihre kosmischen Mütter – nur junge Sterne gelten bisher als gebärfähig. Doch nun präsentieren Astronomen Hinweise darauf, dass es unter bestimmten Umständen sogar noch bei sterbenden Sternen zur Planetenbildung kommen kann: Wenn sie mit einem aktiven Stern ein Doppelsystem bilden, entsteht aus dem Zerfallsmaterial des greisen Partners eine Art protoplanetare Scheibe, in der Planeten entstehen können. Dies lassen verdächtige Spuren in den Scheiben um einige Doppelsternsysteme vermuten. Sollte sich der bisherige Verdacht bestätigen, müssten die Theorien über die Entstehung von Planeten angepasst werden, sagen die Wissenschaftler.

Bereits kurz nachdem sie vor etwa 4,6 Milliarden Jahren ihr stellares Feuer entfacht hatte, wurde unsere Sonne zur kosmischen „Mutter“: Ihre Planeten einschließlich der Erde entstanden früh in der Geschichte unseres Heimatsystems. Dies gilt als typisch – man geht davon aus, dass sich Planeten aus dem Restmaterial bilden, das neuentstandene Sterne noch umgibt. Die Materie aus Staub und Gas bildet dabei sogenannte protoplanetare Scheiben aus, in denen Verklumpungsprozesse schließlich zur Entstehung von Planeten führen. Irgendwann ist das Baumaterial dann allerdings aufgebraucht. Ältere oder gar im Verfall befindliche Sterne bringen deshalb keine neuen Begleiter mehr hervor, so die Annahme. Doch wie das internationale Astronomenteam um Jacques Kluska von der Katholischen Universität Leuven in Belgien nun berichtet, könnte es interessante Ausnahmen von dieser Regel geben.

Spezielle Doppelsternsysteme im Visier

Es war bereits bekannt, dass Scheiben aus Staub und Gas nicht unbedingt nur neugeborene Sterne umgeben. Sie können sich auch unabhängig von der Sternentstehung in speziellen Systemen aus zwei Sternen bilden, die einander umkreisen – und zwar dann, wenn ein Partner „im Sterben liegt“. Der Grund: Wenn sich ein mittelgroßer Stern dem Ende seiner Existenz nähert, schleudert er den äußeren Teil seiner Atmosphäre in den Weltraum, woraufhin er langsam zu einem Weißen Zwerg erlischt. In einem Binärsystem bewirkt dabei allerdings die Anziehungskraft des zweiten Sterns, dass die von dem sterbenden Partner ausgestoßene Materie eine flache, rotierende Scheibe um das Duo bildet.

Solche sogenannten evolvierten Doppelsternpaare mit Materiescheiben haben Kluska und seine Kollegen im Rahmen einer Recherche ausfindig gemacht. Anschließend haben sie dann deren Strukturen genauer unter die Lupe genommen. Als Grundlage nutzten sie bereits vorhandene, öffentlich zugängliche Beobachtungsdaten verschiedener früherer Untersuchungen. Wie die Wissenschaftler berichten, fanden sie insgesamt 85 Exemplare dieser sogenannten evolvierten Doppelsternpaare mit Materiescheiben. Bei einigen von ihnen, stießen sie dabei auf eine charakteristische strukturelle Besonderheit.

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Verdächtige Freiräume in den Scheiben

„Bei zehn Prozent der von uns untersuchten Systeme sehen wir deutliche Freiräume in der Scheibe“, berichtet Kluska. „Das ist ein Hinweis darauf, dass dort etwas herumschwimmt, das die gesamte Materie im Bereich des freien Raums aufgesammelt hat.“ Dies könnte somit das Werk eines Planeten sein. Es ist möglich, dass es sich um einen alten Himmelskörper handelt, der sich bereits am Anfang des Lebens eines der Doppelsterne gebildet hat. Doch es erscheint ebenfalls möglich, dass es ein Planet der zweiten Generation ist, der sich erst aus dem Zerfallsmaterial des sterbenden Sterns gebildet hat.

Auf dieses Szenario deutet den Astronomen zufolge auch ein weiteres Indiz hin, das sich in spektralen Merkmalen des Lichts abzeichnet: „Bei den evolvierten Doppelsternsystemen mit einem großen freien Bereich in der Scheibe haben wir festgestellt, dass schwere Elemente wie Eisen auf der Oberfläche des sterbenden Sterns ungewöhnlich selten waren“, sagt Kluska. „Diese Beobachtung lässt vermuten, dass Staubpartikel, die reich an diesen Elementen sind, von einem Planeten eingefangen wurden“, erklärt der Astronom. Wie er und seine Kollegen betonen, müssen die Hinweise und die daraus abgeleiteten Vermutungen nun allerdings erst durch weitere Untersuchungen untermauert werden.

Wenn sich dabei die Existenz von Planeten um evolvierte Doppelsternsysteme bestätigt und sich herausstellt, dass sie erst nach Beginn des Sterbeprozesses eines der Partner entstanden sind, müssten die Vorstellungen zur Planetenbildung angepasst werden. „Die Bestätigung oder Widerlegung dieser außergewöhnlichen Art der Planetenentstehung wird ein spezieller Test für die derzeitigen Theorien sein“, sagt Co-Autor Hans Van Winckel von der KU Leuven. Die Astronomen wollen ihre Hypothese nun auch bald selbst überprüfen. Zu diesem Zweck werden sie die großen Teleskope der Europäischen Südsternwarte in Chile nutzen, um die zehn Paare von Doppelsternen, deren Scheiben einen großen freien Raum aufweisen, noch genauer unter die Lupe zu nehmen.

Quelle: KU Leuven, Fachartikel: Astronomy and Astrophysics, doi: 10.1051/0004-6361/202141690

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