SPITZER
Planetenentstehung auch um Braune Zwerge?
Redaktion / MPG
astronews.com
21. Oktober 2005

Mit dem Infrarot-Weltraumteleskop Spitzer der NASA hat eine Gruppe von Astronomen aus deutschen, amerikanischen und italienischen Forschungsinstituten entdeckt, dass die Planetenbildung zumindest im Ansatz auch in der Umgebung von Braunen Zwergen, also "misslungenen Sternen" abläuft. Damit erweist sich der Prozess der Planetenbildung als universeller und robuster als bisher vermutet.

Wissenschaftler entdeckten um Braune Zwerge Anzeichen für Planetenentstehung - etwa das Mineral Olivin. Bild: NASA / JPL-Caltech / T. Pyle (SSC)

Braune Zwerge entstehen wie ihre massereicheren Geschwister, die normalen Sterne, durch den Kollaps interstellarer Gas- und Staubwolken. Bei einem solcher Kollaps bildet sich eine zentrale Verdichtung, eingebettet in eine rotierende Scheibe aus Gas und Staub. Solche zirkumstellaren Scheiben strahlen entsprechend ihrer Temperatur im infraroten Spektralbereich. Mit dem Weltraumteleskop Spitzer wurden sie in der Umgebung zahlreicher junger Brauner Zwerge entdeckt.

Der Kollaps der Gas- und Staubwolken endet, wenn der Anstieg von Druck, Temperatur und Dichte in der zentralen Verdichtung zum Einsetzen des Wasserstoffbrennens (Kernfusion) führt - damit wird die zentrale Verdichtung zu einem eigentlichen Stern. Reicht jedoch ihre Masse nicht aus, um die für Kernfusion erforderlichen Bedingungen herbeizuführen, so entsteht ein Brauner Zwerg: Er wird sich keine weiteren Energiequellen mehr erschließen können und bloß die durch den Kollaps erzeugte Kompressionswärme langsam abstrahlen.

Das Astronomenteam hat sechs junge Braune Zwerge aus dem 520 Lichtjahre entfernten Sternentstehungsgebiet im südlichen Sternbild Chamaeleon untersucht. Die Objekte sind zwischen einer und drei Millionen Jahre alt, ihre Massen betragen zwischen dem 40- und dem 70fachen der Jupitermasse. Mit Spitzer nahmen die Forscher detaillierte Spektren im infraroten Licht auf, aus denen sich Informationen über die Größen der strahlenden Teilchen und deren mineralogische Zusammensetzung ableiten lassen.

Die Analyse der Daten ergab in fünf der sechs untersuchten Fälle, dass in den zirkumstellaren Scheiben dieser "misslungenen Sterne" die Staubteilchen aneinander haften und bereits größere Klumpen aus Olivin, einem siliziumhaltigen Mineral, und kristalline Strukturen bilden. Solche Gebilde sind aus Untersuchungen der Scheiben junger normaler Sterne bekannt und finden sich auch in Kometen - den Überresten aus der Bildungsphase unseres eigenen Planetensystems. Offenbar laufen also in den zirkumstellaren Scheiben der jungen Braunen Zwerge dieselben Wachstums- und Kristallisationsprozesse ab, die bei normalen Sternen (einschließlich unserer Sonne) am Anfang der Planetenbildung stehen.

Weiterhin fanden sich Hinweise auf ein Abflachen der zirkumstellaren Scheiben, das beim Einsetzen der Wachstumsprozesse in der Staubkomponente auch zu erwarten ist. "Mit Spitzer können wir die Planetenbildung unter ganz unterschiedlichen Bedingungen untersuchen. Unsere Beobachtungen zeigen, dass die ersten Schritte der Planetenbildung in geringerem Maße von den Details abhängen als bisher vermutet", sagte Daniel Apai, der gegenwärtig am Steward-Observatorium in Tucson forscht und Mitglied des NASA Astrobiology Institute's Life and Planets Astrobiology Center ist. Und Kees Dullemond vom Max-Planck-Institut für Astronomie betont: "Dieses Ergebnis ist auch deshalb so wichtig, weil es die Theorien über Planetenbildung einschränkt und uns damit tiefere Einblicke in diesen Prozess ermöglicht".

Diese Beobachtungsergebnisse zeigen, das es sich bei zukünftigen Missionen zur Suche nach extrasolaren Planeten, wie die Mission Darwin der ESA und der Terrestrial Planet Finder (TPF) der NASA, lohnen könnte, auch die Umgebung Brauner Zwerge nach Planeten zu untersuchen.