Dank ALMA-Teleskop

Astronomen finden erstmals Beweis für “Kometenfabrik”

Mithilfe des Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) der Europäischen Südsternwarte ESO hat ein internationales Astronomen-Team erstmals Beweise für eine "Kometenfabrik" gefunden. Sie entdeckten um einen jungen Stern eine sogenannte Staubfalle, in der Staubpartikel langsam wachsen, indem sie zusammenklumpen und sich schlussendlich zu Kometen oder Planeten formen.

Laut Angaben der Wissenschaftler konnte eine solche Staubfalle jetzt in einem Sternsystem namens Oph-IRS 48 erstmals eindeutig beobachtet werden. Damit sei das lange Jahre ungeklärte Rätsel, wie Staubteilchen in den Scheiben um junge Sterne zu größeren Objekten anwachsen können, gelöst worden.

Computermodelle lassen vermuten, dass Staubkörner wachsen, wenn sie zusammenstoßen und aneinander kleben bleiben. Wenn größere Staubkörner bei hohen Geschwindigkeiten miteinander kollidieren, werden sie jedoch oft wieder in kleine Stückchen zerschlagen und fangen somit quasi wieder bei Null an. Aber selbst wenn das nicht passiert, zeigen Modelle, dass sich die größeren Staubkörner aufgrund der Reibung zwischen Staub und Gas in der Scheibe, in der sie sich befinden, schnell zu deren Zentrum bewegen und schließlich auf ihren Mutterstern fallen würden, so dass sie ebenfalls keine Chance hätten, größer zu werden.

Staubfallen als sicherer Hafen für kleine Partikel
Der Staub braucht also eine Art sicheren Hafen, in dem Partikelteilchen weiter wachsen können, bis sie groß genug sind, um weiter bestehen zu können. Solche Staubfallen wurden zwar schon zuvor als Lösung vorgeschlagen, aber bislang gab es keine Beobachtungen, die ihre Existenz belegt haben.

Ein Team um Nienke van des Marel an der Sternwarte in Leiden in den Niederlanden fand mithilfe von ALMA (Bild 2) heraus, dass der Stern im System Oph-IRS 48 von einem Ring aus Gas mit einem Loch umgeben war, das vermutlich von einem unsichtbaren Planeten oder einem Begleitstern verursacht worden war. Frühere Beobachtungen mit dem Very Large Telescope der ESO hatten bereits gezeigt, dass kleine Staubteilchen dort eine ähnliche Ringstruktur bilden. Doch die neuen ALMA-Bilder von dem System, an dem die millimetergroßen Staubteilchen gefunden wurden, sah vollkommen anders aus.

Staub-Verteilung hat Form von Cashewnuss
"Wir waren wir von der Verteilung des Staubs auf dem Bild vollkommen überrascht", erzählt van der Marel. "Anstatt des Rings, den wir erwartet hatten, sieht man die Form einer Cashewnuss! Wir mussten uns erstmal selbst davon überzeugen, dass diese Struktur auch wirklich echt ist. Das starke Signal und die Schärfe der ALMA-Aufnahmen lassen daran aber keinen Zweifel. Erst danach haben wir begriffen, was wir da entdeckt hatten."

Bei dem Fund handelt es sich um eine Region, in der größere Staubkörner gefangen werden und durch Kollisionen und das Aneinanderhaftenbleiben weiter wachsen können. Es handelt sich um eine Staubfalle – genau das, wonach die Theoretiker bislang vergebens gesucht hatten.

"Wir schauen auf eine Art Kometenfabrik"
"Es ist sehr wahrscheinlich, dass wir auf eine Art Kometenfabrik schauen, da die Bedingungen dort im Moment gerade so sind, dass Staubteilchen von Millimeter- zu Kometengröße heranwachsen können. Es ist unwahrscheinlich, dass sich aus dem Staub bei dieser Entfernung vom Stern ausgewachsene Planeten bilden. Aber ALMA wird in naher Zukunft auch in der Lage sein, Staubfallen näher am Mutterstern zu beobachten, wo derselbe Mechanismus am Werk ist. Solche Staubfallen wären dann wirklich die Geburtsstätten von neuen Planeten", so van der Marel.

Eine Staubfalle entsteht, wenn größere Staubteilchen in Gebiete höheren Drucks wandern. Computermodelle haben gezeigt, dass solch ein Hochdruckgebiet durch die Bewegung des Gases am Rand einer Lücke entstehen kann – ähnlich wie jenes, das in der Scheibe beobachtet wird.