Rätsel geknackt: James-Webb-Teleskop löst 21 Jahre alte Fragen zu planetenbildenden Scheiben
Der Entstehungsprozess von Planeten ist wissenschaftlich gesehen ein sehr spannender. „Planeten entstehen in Scheiben aus Gas und Staub, die junge Sterne umgeben“, fasst die Max-Planck-Gesellschaft diesen Prozess zusammen.
Im Jahr 2003 lieferte das Hubble-Weltraumteleskop Beweise für einen Planeten, der um einen sehr alten Stern kreiste. Das Rätselhafte daran war, dass solche Sterne nur geringe Mengen an schweren Elementen enthalten, welche die Bausteine der Planeten sind. Konnte diese Entdeckung also stimmen?
Studienleiter: Modelle der Planetenentstehung müssen überdacht werden
Jetzt, 21 Jahre später, konnte dieses Rätsel mithilfe des James-Webb-Weltraumteleskops gelöst werden. Um die Frage zu beantworten, untersuchten Forscher:innen Sterne in einer nahegelegenen Galaxie, in der es – ähnlich wie im frühen Universum – an großen Mengen schwerer Elemente mangelt. Dabei fanden sie heraus, dass einige Sterne dort nicht nur planetenbildende Scheiben haben, sondern dass diese Scheiben auch langlebiger sind als die Scheiben, die man um junge Sterne in unserer Milchstraße sieht.
Das James-Webb-Weltraumteleskop bestätigte also die Entdeckung des Hubble-Weltraumteleskops „und wir müssen unsere Modelle der Planetenentstehung und frühen Evolution im jungen Universum überdenken“, sagte Studienleiter Guido De Marchi vom Europäischen Weltraumforschungs- und Technologiezentrum in Noordwijk (Niederlande) in einer Nasa-Pressemitteilung.
Hubble war auf der richtigen Spur
Im frühen Universum bildeten sich Sterne hauptsächlich aus Wasserstoff und Helium und sehr wenigen schwereren Elementen wie Kohlenstoff und Eisen. Diese entstanden erst später durch Supernova-Explosionen. „Aktuelle Modelle sagen voraus, dass die Scheiben um Sterne mit so wenigen schweren Elementen eine kurze Lebensdauer haben, und zwar so kurz, dass Planeten nicht groß werden können“, sagte Elena Sabbi, Chef-Wissenschaftlerin des Gemini-Observatoriums . „Aber Hubble hat diese Planeten gesehen. Was also, wenn die Modelle nicht korrekt waren und Scheiben länger leben könnten?“
Hubble-Beobachtungen aus den 2000er Jahren enthüllten viele etwa 20 bis 30 Millionen Jahre alte Sterne, die anscheinend noch von planetenbildenden Scheiben umgeben waren. Dies widersprach der herkömmlichen Annahme, dass sich solche Scheiben nach 2 oder 3 Millionen Jahren auflösen würden. „Die Hubble-Ergebnisse waren umstritten und widersprachen nicht nur empirischen Beweisen in unserer Galaxie, sondern auch den aktuellen Modellen“, sagte De Marchi.
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Wissenschaftlerin Sabbi: „Das ist so aufregend“
Das James-Webb-Weltraumteleskop brachte Klarheit. „Wir sehen, dass diese Sterne tatsächlich von Scheiben umgeben sind und immer noch dabei sind, Material zu verschlingen, selbst in dem relativ hohen Alter von 20 oder 30 Millionen Jahren“, sagte De Marchi. „Das bedeutet auch, dass Planeten mehr Zeit haben, um sich um diese Sterne zu bilden und zu wachsen, als in nahegelegenen Sternentstehungsgebieten in unserer eigenen Galaxie.“
Dieser Befund widerlegt frühere Vorhersagen, denen zufolge der Stern die Scheibe sehr schnell abstoßen würde, wenn sich im Gas um die Scheibe nur sehr wenige schwerere Elemente befinden. Er habe Auswirkungen darauf, wie ein Planet geformt wird, sagte Sabbi. Und das, so ihr Fazit, „ist so aufregend“.
