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PROTOPLANETARE SCHEIBEN
Lücken nicht immer Hinweis auf Planet
von Stefan Deiters
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5. November 2015

In Scheiben aus Gas und Staub um junge, gerade entstandene Sterne lassen sich hin und wieder dunkle Lücken beobachten. Diese könnten, so der Verdacht der Astronomen, auf einen bislang unentdeckten Planeten hindeuten, der sich in der Scheibe gebildet hat. Eine neue Studie zeigt nun, dass die Lücken aber auch eine Art optische Täuschung sein können.

Protoplanetare Scheibe

Deuten Lücken in Staubscheiben um junge Sterne (hier eine künstlerische Darstellung) wirklich auf Planeten hin? Bild: NASA / JPL-Caltech / T. Pyle (SSC)   [Großansicht]

"Wenn wir kein von der Scheibe gestreutes Licht sehen können, muss das nicht unbedingt bedeuten, dass dort tatsächlich nichts ist", fasst Til Birnstiel vom Max-Planck-Institut für Astronomie die Ergebnisse der Studie zusammen, die er gemeinsam mit Kollegen in seiner Zeit am Harvard-Smithsonian-Center for Astrophysics durchgeführt hat. Die Astronomen interessierten sich dabei für Scheiben, die bei Beobachtungen im sichtbaren Bereich des Lichts und im nahen Infrarot zu sehen sind.

Dabei sieht man das Licht, das von Staubpartikeln in der Scheibe gestreut wird und nicht etwa die Strahlung, die von den Staubpartikeln der Scheibe selbst abgegeben wird. Diese ist etwa bei Beobachtungen im Radiobereich zu sehen. Für die Streuung des Lichts sind winzige Partikel der Größe verantwortlich, wie sie sich beispielsweise auch im Zigarettenrauch befinden. Diese Partikel sind anfangs überall verteilt, können sich aber im Laufe der Zeit verändern.

So ist es etwa möglich, dass kleine Teilchen verklumpen und daraus schließlich größere Objekte und letztlich sogar Planeten entstehen. Allerdings müssen Partikel bei einer Kollision nicht unbedingt zusammenkleben, sondern können auch wieder auseinanderbrechen. Außerdem kommt es auch vor, dass Partikel innerhalb der Scheibe wandern - etwa in Bereiche, die weiter vom Zentralstern entfernt sind oder näher an ihn heran. Genau diese Prozesse hat das Team um Birnstiel nun auf einem Supercomputer simuliert.

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"Wachstum, Wanderung und Zerstörung können alle deutlich beobachtbare Effekte haben", so Sean Andrews vom Harvard-Smithsonian-Center for Astrophysics. "Insbesondere können diese Prozesse eine sichtbare Lücke entstehen lassen, auch wenn größere Partikel noch weiter vorhanden sind - einfach dadurch, dass die kleineren Partikel, die Licht streuen, verschwinden."

"Wenn man einen Stein in die Luft wirft, wird dadurch meine Sicht nicht behindert", vergleicht Birnstiel. "Wenn ich aber eine Handvoll Staub in die Luft werfe, ist das anders. Ganz Ähnliches passiert in der Scheibe, wenn die kleinen Partikel in einigen Bereichen größer werden und unseren Blick nicht mehr behindern. Diese Regionen erscheinen dann leer."

Um nun herauszufinden, ob in einer bei Beobachtungen im optischen Bereich des Lichts oder im nahen Infrarot sichtbaren Lücke tatsächlich kein Material mehr vorhanden ist oder ob sich dort in Wirklichkeit nur größere Partikel befinden, muss man Beobachtungen in längeren Wellenlängenbereichen machen, in denen die Strahlung der größeren Partikel messbar ist. 

Das Team will daher mit dem Radioteleskopverbund ALMA Beobachtungen des jungen Sterns TW Hydra durchführen, in dessen Staubscheibe man eine solche Lücke beobachtet hat (astronews.com berichtete). Sollte sich dabei herausstellen, dass sich in der Lücke größere Partikel befinden, dürfte dies eher gegen einen Planeten sprechen. Wenn die Lücke allerdings tatsächlich leer ist, wäre das ein deutlich stärkerer Hinweis auf einen bislang unentdeckten Planeten.

Über ihre Untersuchungen berichteten die Astronomen jetzt in der Fachzeitschrift The Astrophysical Journal Letters.

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siehe auch
Hubble: Ein entstehender Planet um TW Hydrae? - 14. Juni 2013
Herschel: Planetenentstehung noch später als gedacht? - 31. Januar 2013
Herschel: Große Wassermengen in protoplanetarer Scheibe - 21. Oktober 2011
Extrasolare Planeten: Jüngster Exoplanet entdeckt - 3. Januar 2008
Ferne Welten - auf der Suche nach extrasolaren Planeten und der zweiten Erde
Links im WWW
Preprint des Fachartikels bei arXiv.org
Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics
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