Planetengeburt in sicheren Häfen - wissenschaft.de
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Astronomie+Physik

Planetengeburt in sicheren Häfen

In den wirbelnden Staub- und Gasmassen rund um junge Sterne könnte es geschützte Zonen geben, in denen sich ungestört Planeten bilden können. Darauf deutet eine Computersimulation eines amerikanischen Forscherteams hin. Dieses Ergebnis stützt eine Theorie zur Planetenentstehung, nach der sich der Staub in instabilen Schwerkraftbereichen der Staubscheibe spontan zu Klumpen zusammenlagert, die später zu Planeten werden. Ohne die Ruhezonen wären neugebildete Planeten in den turbulenten Verwirbelungen dagegen ständig in Gefahr, in den zentralen Stern zu stürzen oder durch Kollisionen mit Materieklumpen zerstört zu werden. Über die Arbeit von Richard Durisen und seinem Team berichtet die Indiana-Universität in Bloomington.

Die massereichen Staub- und Gasscheiben um die jungen Sterne existieren nur ein paar Millionen Jahre. Diese für astronomische Verhältnisse kurze Zeit reicht jedoch offenbar aus, damit sich aus den wirbelnden Staubmassen Planeten bilden können ? darunter sogar Gasriesen, die zehnmal so groß sind wie Jupiter, der größte Planet unseres Sonnensystems. Die Entstehung solcher Gasplaneten wird häufig mit der so genannten Akkretionstheorie erklärt, nach der ein fester Kern, der sich aus der Kollision mehrerer kleiner Körper gebildet hat, durch ständige neue Zusammenstöße immer weiterwächst.

Hat er eine bestimmte Größe erreicht, ist seine Gravitation groß genug, um Gas aus der Umgebung anzuziehen und so als Gasplanet weiterzuwachsen. Während diese Theorie die Entstehung von Planeten der Größe von Saturn oder auch Jupiter gut erklären kann, versagt sie bei größeren Planeten, wie es sie im Orbit anderer Sterne gibt. Der Grund: Die Ansammlung des Materials würde viel länger dauern, als die Staubscheiben um die Sterne im Durchschnitt existieren.

Ein solches Zeitproblem gibt es bei der Theorie der instabilen Schwerkraftbereiche nicht. Danach bilden sich Gasriesen dort, wo das Material in den Staubscheiben dicht und kalt genug ist, dass seine Schwerkraft den Gasdruck überwindet. Die Gravitation lässt die Gasmassen dann plötzlich kollabieren, so dass sich massereiche Materieklumpen bilden. Doch auch hier gibt es ein Problem: In der turbulenten Umgebung würden die neugeborenen Gasriesen nicht lange existieren.

Durisens Simulation zeigt nun jedoch einen möglichen Ablauf einer solchen Planetenentstehung: Wenn die Gasscheibe wie ein Strudel um den Zentralstern rotiert, bilden sich Spiralarme, in denen sich der Staub verdichtet. Innerhalb dieser Arme, am Rand der turbulenten Verwirbelungen, tauchen nach einiger Zeit ringförmige Zonen noch höherer Dichte auf. Diese Zonen sind Durisens Ansicht nach die geschützten Häfen der Planetengeburt, denn die festen Partikel können dort schnell und ungestört in die Mitte des Rings wandern und den Kern des neuen Planeten bilden.

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