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STAUBSCHEIBEN
Muster können auch ohne Planeten entstehen
von Stefan Deiters
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15. Januar 2018

Um viele junge Sterne haben Astronomen in den vergangenen Jahren Scheiben aus Gas und Staub entdeckt. In manchen konnten sie dabei charakteristische Muster nachweisen, die immer wieder mit gerade entstehenden Planeten in diesen Scheiben in Verbindung gebracht wurden. Neue Modelle zeigen nun, dass solche Muster auch ganz ohne Planeten entstehen können.

HD 141569A

Strukturen in der Scheibe aus Gas und Staub um den Stern HD 141569A - hier eine Aufnahme des Weltraumteleskops Hubble - entstehen, so zeigen neue Simulationen, nicht nur durch Planeten. Der Stern selbst im Zentrum der Scheibe wurde für die Beobachtungen ausgeblendet.  Bild: NASA / Hubble / Konishi et al. 2016 [Großansicht]

Auf der Suche nach extrasolaren Planeten und bei der Erforschung der Entstehungsgeschichte unseres eigenen Sonnensystems, nehmen Astronomen auch regelmäßig junge, gerade entstandene Sterne ins Visier, die der noch ganz jungen Sonne gleichen. Um manche dieser Sterne sind auch Scheiben aus Gas und Staub zu sehen - Strukturen also, wie es sie auch um unsere noch junge Sonne gegeben haben muss und aus denen sich später die Planeten bildeten.

Immer wieder haben Wissenschaftler in den Staubscheiben um ferne Sterne charakteristische Muster beobachtet (astronews.com berichtete wiederholt). Diese Lücken und Verdichtungen in der Scheibe könnten - so die Hoffnung vieler Forscher - ein Hinweis auf Planeten sein, die gerade in der Staubscheibe entstehen und so diese Muster entstehen lassen.

Bei dieser Interpretation ist allerdings Vorsicht geboten, wie Astronomen der NASA durch umfangreiche Simulationen feststellten. Sie beschäftigten sich schon seit einigen Jahren mit einer entsprechenden Theorie und hatten erste Ergebnisse bereits 2013 vorgestellt (astronews.com berichtete). "Wir untersuchen ein Modell, das wir für die führende Alternativerklärung für die Planetenhypothese halten", so Marc Kuchner vom Goddard Space Flight Center der NASA. "Danach bilden sich die Strukturen in dem Gas und Staub, wenn es vom ultravioletten Licht getroffen wird."

Das ultraviolette Licht stammt vom jungen Stern und könnte durch ein Phänomen, das man als "photoelektrische Instabilität" bezeichnet, zur Aufheizung des Gases und zusammen mit anderen Effekten in der Gas- und Staubscheibe für Strukturen sorgen, die bislang mit dem Vorhandensein von Planeten in Verbindung gebracht wurden. Die entsprechenden Simulationen führten die Wissenschaftler an einem Supercomputer durch.

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"Vielfach wurden diese Systeme mit Planeten simuliert, doch wenn man wirklich wissen will, wie eine Scheibe mit Planeten aussieht, muss man zunächst einmal schauen, welches Erscheinungsbild eine solche Scheibe ohne Planeten hat", so Alexander Richert, Doktorand an der Penn State University in University Park im US-Bundesstaat Pennsylvania, der die Untersuchung leitete.

In seinen Simulationen berücksichtigten Richert und seine Kollegen nicht nur die photoelektrische Instabilität, sondern auch Effekte wie den Strahlungsdruck. Diese beiden Phänomene führen zusammen zu ganz unterschiedlichen Mustern in den Scheiben, die jeweils von den physikalischen Eigenschaften des Gases und des Staubs abhängen. So entstanden Strukturen, die denen sehr ähnlich sind, die man auch von umlaufenden Planeten erwarten würde - nur eben ohne solche Planeten.

Entsprechend raten die Wissenschaftler künftig zu noch mehr Vorsicht bei der Interpretation solcher Muster: "Carl Sagan hat einmal gesagt, dass außerordentliche Behauptungen auch außerordentliche Beweise erfordern", so Wladimir Lyra, Professor an der California State University in Northridge. "Ich habe das Gefühl, dass wir manchmal etwas zu voreilig sind, wenn wir sagen, dass diese Strukturen durch Planeten entstehen. Dies wäre nämlich etwas, was ich als außerordentliche Behauptung ansehen würde. Wir müssen daher alle anderen Möglichkeiten ausschließen, bevor wir diese Behauptung aufstellen."

Über ihre Simulationen berichtet das Team in einem Fachartikel, der in der Zeitschrift The Astrophysical Journal erscheinen soll.

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siehe auch
VLT & Hubble: Bewegte Strukturen in einer Staubscheibe - 8. Oktober 2015
Staubscheiben: Verräterische Muster auch ohne Planeten - 29. Juli 2013
ALMA: Zwei kleine Planeten um Fomalhaut? - 12. April 2012
Hubble: Planet um Fomalhaut fotografiert - 14. November 2008
Extrasolare Planeten: Verräterische Muster im Staubring - 14. Oktober 2008
Ferne Welten - die astronews.com Berichterstattung über die Suche nach extrasolaren Planeten
Links im WWW
Preprint des Fachartikels bei arXiv.org
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