SPITZER
Organische Substanzen um junge Sonne
von Stefan Deiters
astronews.com
14. März 2008

Mit Hilfe des Infrarot-Teleskops Spitzer haben Wissenschaftler jetzt große Mengen einfacher organischer Gase sowie von Wasserdampf um einen jungen Stern entdeckt. Die Forscher spürten die Substanzen dort auf, wo in einer Scheibe aus Gas und Staub gerade neue Planeten entstehen könnten und fanden zudem Hinweise darauf, dass die entdeckten Moleküle auch in dieser Region entstanden sein müssen.

Eine protoplanetare Scheibe um eine junge Sonne. Bild: NASA / JPL-Caltech

John Carr vom Naval Research Laboratory und Joan Najita vom National Optical Astronomy Observatory haben zusammen eine neue Methode entwickelt, um mit dem Infrarot-Spektrographen des Weltraumteleskops Spitzer die chemische Zusammensetzung von Gasen in sogenannten protoplanetaren Scheiben zu bestimmen. Dabei handelt es sich um flache Scheiben aus Gas und Staub um gerade entstandene Sterne, in denen nach Ansicht der Forscher Planeten entstehen könnten.

"Der größte Teil des Materials in diesen Scheiben ist Gas", erläutert Carr, "aber bis heute war es sehr schwierig etwas über die Zusammensetzung des Gases in den Regionen herauszufinden, wo die Planeten entstehen sollten. Daher hat man sich auf die festen Staubpartikel konzentriert, die deutlich leichter zu beobachten sind." Mit ihrer neuen Methode haben die Forscher nun einen detaillierten Blick auf die Staubscheibe um den jungen Stern AA Tauri geworfen, der mit einem Alter von gerade einmal einer Millionen Jahren ein typischer Vertreter eines jungen Sterns mit einer protoplanetaren Scheibe ist.

Mit dem neuen Verfahren konnten die Wissenschaftler in den Spektren nicht nur die "Fingerabdrücke" von Blausäure, Acetylen, Kohlendioxid sowie Wasserdampf nachweisen, sondern fanden von den Stoffen auch mehr als in den dichten Molekülwolken vorhanden ist, aus denen der Stern und damit auch die Staubscheibe ursprünglich entstanden ist. "Molekülwolken liefern das Rohmaterial aus denen die protoplanetaren Scheiben entstehen", so Carr. "Das zeigt also, dass es in dieser Scheibe eine aktive organische Chemie gibt, die diese Moleküle produziert hat."

Spitzer hatte bereits einmal zuvor diese organischen Gase in einer protoplanetaren Scheibe nachweisen können, war damals aber auf eine bestimmte Orientierung der Scheibe angewiesen. Mit der neuen Methode kann nun die Zusammensetzung von protoplanetaren Scheiben um Hunderte von jungen Sternen untersucht werden. Dabei geht es den Astronomen auch um die Klärung der Frage, wie sich diese primitiven Grundbausteine des Lebens - die im interstellaren Medium sehr häufig anzutreffen sind - entwickeln, wenn sie in eine protoplanetare Scheibe gelangen: Werden sie zerstört, einfach nur konserviert oder vermehrt produziert?

Eine andere Forschergruppe hat Spitzer dazu genutzt, gezielt nach Wasserdampf um junge Sterne zu suchen und ist in zwei Fällen fündig geworden. "Dies ist einer von sehr wenigen Fällen, in denen die Existenz von Wasserdampf direkt im inneren Teil einer protoplanetaren Scheibe nachgewiesen wurde - und damit dort, wo die Wahrscheinlichkeit am größten ist, dass terrestrische Planeten entstehen", erläutert Collete Salyk, eine Doktorandin am California Institute of Technology die Bedeutung der Ergebnisse.

Ihre anfängliche Entdeckung untermauerten die Wissenschaftler mit zusätzlichen Beobachtungen mit dem Keck II-Teleskop auf Hawaii. "Wir haben zwar nicht im entferntesten so viel Wasser entdeckt, wie man in den Ozeanen der Erde findet, aber wir haben ja auch nur die Oberfläche der Scheibe gesehen", so Geoffrey Blake, Professor am California Institute of Technology. "Unsere Beobachtungen deuten darauf hin, dass Wasser sehr häufig ist."  

Durch weitere Beobachtungen von jungen Sternen und ihren protoplanetaren Scheiben hoffen die Wissenschaftler schon bald mehr über die Verteilung und Entwicklung von Wasser und verschiedenen organischen Stoffen in den Regionen zu lernen, in denen irgendwann einmal Planeten entstehen könnten.