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Zwei gewaltige Kollisionen um den Stern Fomalhaut
Redaktion
/ Pressemitteilung des Max-Planck-Instituts für Astronomie
astronews.com
19. Dezember 2025
Das Weltraumteleskop Hubble hat um den nur 25
Lichtjahre entfernten Stern Fomalhaut die Entstehung zweier gewaltiger
Staubwolken beobachtet, die vermutlich durch Zusammenstöße kilometergroßer
Objekte in dem jungen Planetensystem des Sterns entstanden sind. Auch in unserem
Sonnensystem könnten sich solche Kollisionen einst ereignet haben.
Hubbles Blick auf den Staubring um den Stern
Fomalhaut (ausgeblendet) und die entdeckten
Staubwolken.
Bild: NASA, ESA, P. Kalas (UC
Berkeley), J. DePasquale (STScI)
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Astronominnen und Astronomen, darunter Bin Ren vom Max-Planck-Institut für
Astronomie, haben mit dem Hubble-Weltraumteleskop die Folgen katastrophaler
Kollisionen zwischen großen Gesteinskörpern in einem sich entwickelnden
Planetensystem um den Stern Fomalhaut beobachtet. Diese Ereignisse entsprechen
dem anerkannten Modell, wonach Planetesimale, Asteroiden und Kometen miteinander
kollidieren und dabei Trümmer erzeugen, die zur Entstehung von Planeten
beitragen.
Die Wissenschaft geht davon aus, dass auch das junge Sonnensystem eine Phase
intensiver Einschläge durchlief, in der Trümmer dieser Kollisionen später die
junge Erde, den Mond und die anderen inneren Planeten bombardierten. "Zum ersten
Mal habe ich gesehen, wie ein Lichtpunkt aus dem Nichts in einem extrasolaren
Planetensystem auftaucht", berichtet Paul Kalas, leitender Wissenschaftler an
der University of California in Berkeley. "In unseren früheren
Hubble-Aufnahmen war er nicht zu sehen. Wir schließen daraus, dass wir Zeugen
einer gewaltigen Kollision zwischen zwei massereichen Objekten und die
Entstehung einer riesigen Trümmerwolke wurden. In unserem Sonnensystem geschieht
so etwas heute nicht mehr."
Nur 25 Lichtjahre von der Erde entfernt gehört Fomalhaut zu den hellsten
Sternen am Nachthimmel. Er liegt im Sternbild Südlicher Fisch (Piscis Austrinus)
und ist massereicher, leuchtkräftiger und deutlich jünger als die Sonne. Um ihn
herum befinden sich mehrere ausgedehnte Staubringe. Der Max-Planck
Wissenschaftler und Hubble-Spezialist Bin Ren, der auch am Observatorium von
Côte d’Azur in Nizza tätig ist, überprüfte die Echtheit des Signals. Hierzu
verwendete er eigene Werkzeuge zur Datenverarbeitung. "So konnten wir
sicherstellen, dass das Signal nicht ungewollt durch einen Verarbeitungsschritt
künstlich erzeugt wurde", sagt Ren. "Das Team nennt mich Torwart, weil ich
unabhängig mit anderen Methoden überprüfe, ob unsere Entdeckungen reproduzierbar
sind".
Fomalhaut war 2008 das erste Sternsystem, in dem mit dem
Hubble-Weltraumteleskop ein möglicher Exoplanet im sichtbaren Licht entdeckt
wurde. Das als Fomalhaut b bezeichnete Objekt entpuppte sich später jedoch als
eine sich ausdehnende Staubwolke – das Ergebnis einer Kollision zwischen
Kilometer großen Planetesimalen, den Bausteinen von Planeten. Bei der Auswertung
neuer Hubble-Aufnahmen suchten die Forschenden erneut nach Fomalhaut b.
Stattdessen entdeckten sie einen zweiten Lichtpunkt an einer ähnlichen Position.
Das ursprüngliche Objekt erhielt die Bezeichnung cs1, während das neu entdeckte
Objekt nun cs2 genannt wird.
Warum sich diese beiden Staubwolken so nahe beieinander befinden, bleibt ein
Rätsel. Wenn Zusammenstöße zwischen Asteroiden und Planetesimalen zufällig
geschehen, sollten sich cs1 und cs2 an verschiedenen Orten zeigen. Doch sie
liegen auffällig nahe beieinander am inneren Rand des äußeren Staubrings von
Fomalhaut. Ein weiteres Mysterium ist die Häufigkeit dieser Ereignisse.
Theoretische Modelle sagen voraus, dass solche Kollisionen nur etwa einmal in
100.000 Jahren stattfinden. Doch das Team hat innerhalb von nur 20 Jahren gleich
zwei davon beobachtet. Das ist vergleichbar mit einem plötzlichen Feuerwerk.
Zwar sind solche Kollisionen grundlegende Vorgänge bei der Entstehung von
Planetensystemen, doch sie sind selten und schwer zu untersuchen. "Es könnten
Hunderte solcher Kollisionen stattgefunden haben, die unbemerkt blieben",
erklärt Ren. "Nur diese beiden waren hell genug, um mit Hubble sichtbar
zu werden. Die Nähe von Fomalhaut zur Erde hat uns dabei geholfen, diese
schwachen Lichtausbrüche überhaupt zu entdecken." Besonders spannend an dieser
Entdeckung ist, dass sie Rückschlüsse auf die Größe und Häufigkeit der
kollidierenden Objekte ermöglicht. Auf anderem Wege sind diese Informationen
kaum zu gewinnen.
Die zerstörten Planetesimale, die cs1 und cs2 erzeugt haben, waren etwa 30
Kilometer groß. In Fomalhauts Planetensystem könnten rund 300 Millionen solcher
Objekte existieren. Im Jahr 2022 ließ die NASA im Rahmen ihrer ersten
Testmission für planetare Verteidigung eine Raumsonde namens DART (Double
Asteroid Redirection Test) absichtlich mit einem Asteroiden kollidieren. Dieses
Experiment erzeugte eine eindrucksvolle Staubwolke. Doch der Zusammenstoß im
Fomalhaut-System war eine Milliarde Mal gewaltiger. Fomalhaut bietet daher eine
einmalige Gelegenheit, die Physik der Kollision von Planetesimalen direkt zu
untersuchen. Diese Erkenntnisse helfen Astronominnen und Astronomen zu
verstehen, woraus die Trümmer bestehen und wie Planetesimale sich bilden.
Die kurzlebige Natur von cs1 und cs2 stellt eine Herausforderung für
zukünftige Exoplaneten-Missionen dar. Staubwolken wie diese könnten leicht mit
echten Exoplaneten verwechselt werden. "Fomalhaut cs2 sieht genauso aus wie ein
Exoplanet, der Sternenlicht reflektiert", erklärt Kalas. "Von cs1 haben wir
gelernt, dass eine große Staubwolke jahrelang wie ein Planet erscheinen kann.
Das ist eine Warnung für zukünftige Missionen, die Exoplaneten im reflektierten
Licht aufspüren wollen."
Das Team hat zusätzliche Beobachtungszeit mit Hubble erhalten, um
cs2 in den kommenden drei Jahren weiter zu verfolgen. Dabei soll untersucht
werden, wie sich das Objekt verändert: Verblasst es oder wird es heller? Da cs2
näher am Staubgürtel liegt als cs1, könnte es auf weiteres Material treffen.
Dies könnte eine Kettenreaktion auslösen, bei der noch mehr Staub freigesetzt
wird – mit der Folge, dass sich die gesamte Region aufhellt.
Zusätzlich planen die Forschenden Beobachtungen mit dem NIRCam-Instrument des
Weltraumteleskops James Webb (JWST). Während Hubbles
STIS-Kamera (Space Telescope Imaging Spectrograph) das Objekt nur im sichtbaren
Licht erfassen kann, wird das JWST cs2 im Infrarotbereich untersuchen. Dabei
wird es Farbinformationen liefern, die verraten, wie groß die Staubpartikel sind
und woraus sie bestehen. Sogar Hinweise auf Wassereis könnten so erbracht
werden.
Über ihre Beobachtungen berichtet das Team in einem Fachartikel, der in der
Zeitschrift Science erschienen ist.
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