Planetenentstehung in 3D

Planeten entstehen in wirbelnden Scheiben aus Gas und Staub – und die räumlichen Strukturen solcher Scheiben enthalten wertvolle Informationen über das Wie der Planeten­entstehung. Erst seit einigen Jahren gibt es überhaupt astronomische Aufnahmen, die detail­scharf genug sind, um nicht nur die Scheiben als Ganzes zu zeigen, sondern auch einiges von ihrer Struktur sichtbar zu machen. Jetzt sind Astronomen unter der Leitung von Richard Teague, einem Doktoranden am Max-Planck-Institut für Astronomie, einen Schritt weiter­gegangen. Anhand bisheriger Bilder von Scheiben­strukturen war nicht zuverlässig zu unterscheiden, ob sichtbare Scheiben­strukturen auf unterschiedliche Material­eigenschaften zurückgingen – etwa auf größere oder kleinere Staub­teilchen – oder auf Unterschiede in der Dichte der Scheibenmaterie.

Dichteunterschiede sind besonders interessant, weil sie die Anwesenheit eines jungen Planeten verraten können – oder aber einer Region, in der die Wahrscheinlich­keit für die Entstehung eines neuen Planeten besonders groß ist. Teague und seine Kollegen kombinierten Beobachtungen an unter­schiedlichen Arten von Licht: einerseits dem von den Staubteilchen reflektierten Licht, andererseits Licht, das von Kohlenstoff­monosulfid­molekülen abgestrahlt wird. Auf dieses Weise konnten sie eine ringförmige Lücke nachweisen, in der die Materie­dichte weniger als halb so groß ist wie in den benachbarten Scheiben­regionen.

Die Lücke befindet sich in beträchtlicher Entfernung vom Stern: rund 95 mal so weit entfernt wie die Erde von der Sonne. Egal, ob sie die Anwesenheit eines Planeten oder laufende Prozesse der Planeten­entstehung signalisiert: Beide Möglichkeiten sind für die heutigen Modelle der Planeten­entstehung schwer zu erklären. Diese Modelle bieten keine rechte Möglichkeit, wie sich überhaupt in solch einer Scheibe in derart großer Entfernung vom Stern Planeten bilden können.

Die jetzt veröffentlichten Ergebnisse von Teague und Kollegen und eine ähnliche Veröffentlichung Ende 2016 von Andrea Isella und Kollegen an der Rice University in Texas eröffnen eine neue Phase der Untersuchung von planetaren Geburts­stätten: Astronomen beginnen, die drei­dimensionalen Unter­strukturen der proto­planetaren Scheiben zu kartieren.

MPIA / DE