Staubscheiben: Lücken ohne Büßer
Durch Wechselwirkung zwischen Gas und Staub hervorgerufene Strukturen sind kein zwingender Hinweis für Planeten.
Junge Sterne sind oft von „Trümmerscheiben“ umgeben, Überresten – so die Interpretation – der Entstehung eines Planetensystems ähnlich dem Kuiper-Gürtel in unserem Sonnensystem. Viele dieser Scheiben aus Staub, Gesteinsbrocken und vielleicht auch größeren Körpern zeigen Strukturen: Lücken, Ringe, Verdichtungen. Bislang sahen die Astronomen in solchen Unregelmäßigkeiten einen Hinweis auf die Existenz ansonsten unsichtbarer Planeten.
Abb.: Elliptischer Staubring um den Stern Fomalhaut - doch kein Hinweis auf die Existenz eines jupitergroßen Planeten? (Bild: NASA / ESO)
Ein Beispiel ist der 25 Lichtjahre entfernte Stern Fomalhaut, bei dem Astronomen aus einem elliptischen Staubring die Existenz eines jupitergroßen Planeten folgerten. Und die Entdeckung einer Lücke in der Scheibe um den Stern TW Hydrae ließ die Himmelsforscher kürzlich sogar an der Theorie der Planetenentstehung zweifeln: Mit acht Millionen Jahren wäre der Stern noch viel zu jung für die Entstehung eines Planeten, der die Lücke erzeugen könnte. Doch nun müssen die Astronomen umdenken: Das Zusammenspiel von Gas und Staub kann allein bereits zur Bildung solcher Strukturen führen, wie die Untersuchung eines Forscher-Duos aus den USA zeigt. Die bisherigen Analysen der Dynamik von Gas- und Staubscheiben hätten einen wichtigen Aspekt vernachlässigt, nämlich einen Rückkopplungseffekt zwischen dem Gas und dem Staub, so Wladimir Lyra vom Jet Propulsion Laboratory in Pasadena und Marc Kuchner vom Goddard Space Flight Center der NASA in Greenbelt, Maryland.
Abb.: Grafische Darstellung der Staubscheibe um den Stern TW Hydrae. Bislang wurde die Lücke durch die Schwerkraftwirkung eines Planeten erklärt – dessen Existenz allerdings die Theorie der Planetenentstehung infrage stellte. (Bild: NASA)
Durch den Strömungswiderstand tendiert der Staub dazu, sich in Regionen mit höherem Gasdruck anzusammeln. Doch der Staub wirkt auch auf das Gas zurück: Er nimmt Strahlung vom Stern auf, erwärmt sich und gibt diese Erwärmung an das Gas weiter. Dadurch wiederum erhöht sich der Druck des Gases, was zu einer weiteren Verdichtung des Staubs führt. Diese positive Rückkopplung kann zur Bildung einer Vielzahl von Strukturen führen, insbesondere zu dichten Klumpen und Ringen. „Die Schlussfolgerung, dass Scheiben Planeten enthalten müssen, ist also keineswegs notwendig, um derartige Strukturen zu erklären“, so Lyra und Kuchner. Die beiden Astrophysiker erläutern auch, wie sich die beiden unterschiedlichen Szenarien unterscheiden lassen, nämlich über die Beobachtung des Gases in der Umgebung der Staub-Verdichtungen. Bislang sind die Beobachtungen dazu aber noch nicht genau genug.
Rainer Kayser
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