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Entstanden durch die chaotische Dynamik in jungen
Sternhaufen?
Redaktion
/ idw / Pressemitteilung der Universität Zürich
astronews.com
3. März 2025
Wie entstehen freischwebende Objekte mit planetarer Masse,
die weder Sterne noch Planeten sind? Mithilfe von Computersimulationen wurde nun
versucht, hinter das Geheimnis dieser als PMOs oder Planemos bezeichneten
Objekte zu kommen. Danach könnte ihre Entstehung mit der chaotischen Dynamik
junger Sternhaufen zusammenhängen.
Bild des inneren Orionnebels und des
Trapezhaufens vom James Webb Space Telescope. Diese eine
Million Jahre alte Sternentstehungsregion enthält Tausende von
neuen Sternen und Hunderte von Objekten mit planetarer Masse,
die frei im Nebel schweben und keine Sterne umkreisen.
Bild: NASA, ESA, CSA / M.
McCaughrean, S. Pearson [Großansicht] |
Objekte mit planetarer Masse (englisch "planetary-mass object", kurz PMOs
oder auch Planemos) sind kosmische Nomaden: Sie treiben frei durch den Weltraum,
ohne an einen Stern gebunden zu sein, und haben eine Masse von weniger als der
13-fachen Masse des Jupiter. Während sie in jungen Sternhaufen wie dem
Trapezhaufen im Orion in großer Zahl gesichtet wurden, hat ihre Herkunft die
Forschenden bisher vor ein Rätsel gestellt. Herkömmliche Theorien gehen davon
aus, dass es sich bei ihnen um "gescheiterte Sterne" oder um Planeten handeln
könnte, die aus ihren Sonnensystemen ausgestoßen wurden. Ein internationales
Team von Astronominnen und Astronomen unter Beteiligung der Universität Zürich
hat nun jedoch nachgewiesen, dass diese Himmelskörper direkt aus den heftigen
Wechselwirkungen der Scheiben um junge Sterne entstehen können.
"PMOs passen nicht in die bestehenden Kategorien von Sternen oder Planeten",
sagt Prof. Lucio Mayer von der Universität Zürich. "Unsere Simulationen zeigen,
dass sie wahrscheinlich durch einen völlig anderen Prozess entstehen." Mit
hochauflösenden hydrodynamischen Simulationen hat das Forschungsteam der
Universität Zürich, der Universität Hongkong, des Shanghai Astronomical
Observatory und der University of California Santa Cruz enge
Begegnungen zwischen zwei zirkumstellaren Scheiben simuliert. Zirkumstellare
Scheiben sind rotierende Ringe aus Gas und Staub, die junge Sterne umgeben. Wenn
diese Scheiben aneinander vorbeiziehen, dehnen und stauchen die Wechselwirkungen
ihrer Gravitationsfelder das Gas zu langgestreckten "Gezeitenbrücken".
Die Simulationen ergaben, dass diese Brücken zu dichten Filament-Fäden
kollabieren, die wiederum in kompakte Kerne zerfallen. Wenn die Masse der
Filamente eine kritische Stabilitätsgrenze überschreitet, bilden sie PMOs mit
einer Masse von etwa zehn Jupitern. Bis zu 14 Prozent bilden sich in Paaren oder
Dreiergruppen, was die hohe Anzahl von PMO-Doppelsternen erklärt. Häufige
Scheibenbegegnungen in dichten Umgebungen könnten Hunderte von PMOs
hervorbringen.
PMOs übernehmen Material von den äußeren Rändern der zirkumstellaren
Scheiben. Im Gegensatz zu ausgeworfenen Planeten bewegen sie sich jedoch
synchron mit den Sternen ihres Wirtshaufens. Viele PMOs behalten Gasscheiben
zurück, was darauf hindeutet, dass sich um diese Nomaden Monde oder sogar
Planeten bilden könnten. "Diese Entdeckung verändert zum Teil die Art und Weise,
wie wir die kosmische Vielfalt betrachten", sagt Mayer. "PMOs könnten eine
dritte Klasse von Objekten darstellen, die nicht aus dem Rohmaterial von
Sternentstehungswolken oder durch Planetenbildungsprozesse entstanden sind,
sondern aus dem Gravitationschaos von Scheibenkollisionen."
Über ihre Ergebnisse berichtet das Team in einem Fachartikel, der in der
Zeitschrift Science Advances erschienen ist.
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