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ALMA
Kometenkollisionen um Beta Pictoris?
von Stefan Deiters
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7. März 2014

Mithilfe des Radioteleskopverbunds ALMA haben Astronomen einen Klumpen aus Kohlenmonoxidgas in der Staubscheibe um den Stern Beta Pictoris entdeckt. Da dieses Gas sehr schnell von der Strahlung des Sterns zerstört werden sollte, muss es durch irgendeinen Prozess ständig neu erzeugt werden. Könnten kollidierende Kometen dafür verantwortlich sein?

Beta Pictoris

Kommt es um Beta Pictoris zu Kollisionen von Kometen?Bild: NASA Goddard Space Flight Center / F. Reddy

Beta Pictoris ist für Astronomen kein Unbekannter: Der nahegelegene helle Stern, der sich problemlos bereits mit bloßem Auge beobachten lässt, ist von einer Scheibe aus Staub und Trümmerteilen umgeben und gilt als Prototyp eines jungen Planetensystems. Er war einer der ersten Sterne, bei dem eine solche Scheibe beobachtet wurde. Inzwischen hat man auch einen Planeten entdeckt, der in einem Abstand von rund 1,2 Milliarden Kilometern um den Zentralstern kreist.

Durch Beobachtungen mit dem Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array (ALMA), einem Radioteleskopverbund in der chilenischen Atacama-Wüste, haben Astronomen nun Kohlenmonoxidgas in der Staubscheibe um den Stern nachweisen können. Erwartet hatten sie dieses Gas dort nicht: Es sollte nämlich durch die Strahlung des Sterns sehr schnell vernichtet werden und kann an der Stelle, wo es aufgespürt wurde, maximal 100 Jahre existieren - für Astronomen ist das lediglich ein Wimpernschlag. Die Entdeckung des Gases in der rund 20 Millionen Jahre alten Staubscheibe um den Stern war für die Astronomen also eine große Überraschung.

"Wenn wir Beta Pictoris nicht gerade zu einem sehr ungewöhnlichen Zeitpunkt beobachten, muss das Kohlemonoxid irgendwie beständig wieder aufgefrischt werden", erläutert Bill Dent von der ESO, der Erstautor eines Fachartikels über die Entdeckung, der gestern in der Wissenschaftszeitschrift Science erschienen ist. "Die beste Quelle für Kohlenmonoxid in jungen Sternsystemen ist die Kollision von eisigen Objekten, von Kometen bis zu Objekten von Planetengröße."

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Die Kollisionsrate muss allerdings extrem hoch sein: "Um die Kohlenmonoxidmenge erklären zu können, die wir beobachten, würde man die Kollision eines großen Kometen alle fünf Minuten benötigen", schätzt Aki Roberge vom Goddard Space Flight Center der NASA. "Für diese hohe Anzahl von Kollisionen muss es sich um eine sehr dichte Wolke aus Kometen handeln."

Die ALMA-Beobachtungen ergaben aber noch eine weitere Überraschung: Die Astronomen konnten nämlich auch den genauen Ort des Kohlenmonoxidgases in der Scheibe bestimmen. Es befindet sich in einem einzelnen kompakten Klumpen in einer Entfernung von rund 13 Milliarden Kilometern von Beta Pictoris. In unserem Sonnensystem entspricht dies etwa der dreifachen Entfernung des Neptun von der Sonne. Warum sich das Gas in diesem kleinen Klumpen sammelt, ist den Astronomen noch ein Rätsel.

"Dieser Klumpen ist ein wichtiger Hinweis darauf, was in den äußeren Bereichen eines jungen Sonnensystems vor sich geht", so Mark Wyatt von der University of Cambridge in England. Der Astronom hält gegenwärtig zwei Szenarien für denkbar, die die Beobachtungen erklären würden: "Entweder gibt es dort einen bislang unentdeckten Planeten, der etwa die Masse des Saturn hat und die Kometenkollisionen auf diesen Bereich begrenzt oder wir haben hier die Reste einer gewaltigen Kollision zweier eisiger Planeten von der Größe des Mars vor uns."

Beide Erklärungen würden auf die Entdeckung weiterer Planeten um Beta Pictoris hoffen lassen. "Kohlenmonoxid ist erst der Anfang - es könnte noch komplexere Vorstufen von organischen Verbindungen geben, die aus diesen eisigen Objekten freigeworden sind", so Roberge. Die Astronomen hoffen nun, dass weitere Beobachtungen mit ALMA noch zusätzliche Erkenntnisse liefern werden. Die ersten Beobachtungen wurden gemacht, bevor der Teleskopverbund seine volle Ausbaustufe erreicht hatte.

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