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TRÜMMERSCHEIBEN
Was Staub über kleine Objekte verrät
Redaktion / idw / Pressemitteilung der Friedrich-Schiller-Universität Jena
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5. April 2019

Planetensysteme bestehen nicht nur aus einem Zentralstern und großen Planeten, sondern auch aus zahlreichen kleineren Objekten, die die Wissenschaft insgesamt als Trümmerscheiben bezeichnet. Vor allem deren Staub kann einiges über die Eigenschaften dieser Scheiben verraten. In Jena bleiben solche Trümmerscheiben für drei weitere Jahre im Visier der Forschenden.

Planetensystem

Planetensysteme, hier eine künstlerische Darstellung eines extrasolaren Planetensystems, bestehen nicht nur aus Planeten, sondern auch aus zahlreichen kleineren Objekten. Bild: ESO [Großansicht]

Bestünde unser Planetensystem nur aus der Sonne und den acht Planeten, dann wäre es ziemlich leer und ziemlich langweilig. Davon ist zumindest Prof. Dr. Alexander Krivov von der Friedrich-Schiller-Universität Jena überzeugt. Seit vielen Jahren erforscht der Astrophysiker deshalb all das, was sich sonst noch in einem Planetensystem befindet, nämlich Kleinstplaneten, wie Pluto, Kometen, Asteroiden und jede Menge Staub. Zusammengenommen bezeichnen Astronomen dieses Material als Trümmerscheibe.

Seit vier Jahren unterstützt die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) diese Arbeit. Nun verlängert sie die Finanzierung für die vom Jenaer Experten geleitete Forschungsgruppe "Trümmerscheiben in Planetensystemen" um drei weitere Jahre. Die Förderung beträgt rund zwei Millionen Euro – etwa drei Viertel davon gehen an Krivov und seine Kollegen vom Astrophysikalischen Institut, vom Institut für Festkörperphysik sowie vom Institut für Geowissenschaften der Universität Jena. Weitere Mittel erhalten Arbeitsgruppen an der TU Braunschweig und der Universität Kiel.

"Wir konzentrieren uns während unserer Arbeit einerseits auf die Erforschung der Trümmerscheiben anderer Planetensysteme, sammeln aber andererseits Informationen über unsere eigene, da sie uns als maßgebliche Referenz für die Einordnung unserer extrasolaren Beobachtungen dient", erklärt Krivov. "Asteroiden und Kometen verteilen sich in unserem System beispielsweise auf zwei Bereiche: einen Asteroidengürtel zwischen Mars und Jupiter und den sogenannten Kuipergürtel am äußeren Rand des Systems. Eine Verteilung in zwei, manchmal sogar mehr Komponenten sehen wir auch in anderen Systemen." Dank solcher Untersuchungen könne man Aussagen über die Struktur anderer Planetensysteme treffen und diese mit dem Sonnensystem vergleichen.

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Um weitere Informationen über die Bestandteile unserer Trümmerscheibe zu erfahren, werten die Wissenschaftler der Forschungsgruppe beispielsweise Daten aus, die die Sonde Rosetta rund um den Kometen 67P/Churyumov-Gerasimenko sammeln konnte. Entscheidend für die Beobachtung der Trümmerscheiben ist ein winziges Detail: der Staub, den die Himmelskörper freisetzen. "Das Leuchten, das wir sehen, wenn wir von der Erde aus einen Kometen anschauen, wird durch den Staub erzeugt, der sich um das massive Objekt ausbreitet", erklärt der Jenaer Experte. "Genauso ist das auch bei allen Bestandteilen einer Trümmerscheibe. Erst der Licht oder Wärme emittierende Staub ermöglicht es uns, die Kometen oder Asteroiden um andere Sterne wahrzunehmen."

Um mehr über die Staubpartikel zu erfahren, bilden die Astrophysiker sie im Rahmen der Forschungsgruppe nach und experimentieren mit ihnen im Labor. Lassen sich dank Staub ausreichend Spuren einer extrasolaren Trümmerscheibe auf der Erde detektieren, dann können sie einen erheblichen Beitrag zur Entdeckung neuer Planeten in ihrer Umgebung leisten. "Die von Planeten ausgehenden Kräfte verursachen Krümmungen und Verschiebungen an der Scheibe", erklärt Krivov. So könne es passieren, dass man erst diese Auswirkungen registriert und dann den dazugehörigen Planeten. Über die Trümmerscheibe lassen sich also die Architekturen ganzer Planetensysteme nachzeichnen.

In den kommenden drei Jahren wollen die Jenaer Forscher zudem weiterhin Theorien entwickeln, wie die Trümmerscheiben überhaupt entstanden sind. Dafür entwerfen die Astrophysiker auch Modelle der Scheiben. Hierbei ist Krivov auf ein Problem gestoßen, dessen Lösung ihn ganz besonders antreibt: Welche Masse haben Trümmerscheiben anderer Planetensysteme? "Unsere Modelle funktionieren prinzipiell sehr gut – vorausgesetzt wir legen eine Masse zugrunde, die diese Scheiben unmöglich haben können. Denn so viel Material kann es dort nicht geben", erklärt er die Fragestellung. "Unsere Berechnungen hierzu sind zwar richtig, aber offensichtlich haben wir etwas Großes bisher übersehen – die Lösung dieses Problems könnte also möglicherweise noch andere wichtige Erkenntnisse über Planetensysteme bereithalten."

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siehe auch
Staubscheiben: Muster können auch ohne Planeten entstehen - 15. Januar 2018
VLT & Hubble: Bewegte Strukturen in einer Staubscheibe - 8. Oktober 2015
Staubscheiben: Verräterische Muster auch ohne Planeten - 29. Juli 2013
Extrasolare Planeten: Verräterische Muster im Staubring - 14. Oktober 2008
Links im WWW
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