Astronomen ist mit einem neuen Beobachtungsinstrument ein detaillierter Blick auf einen Geburtsort erdähnlicher Planeten gelungen. Sie entdeckten Hinweise auf einen Wirbel am inneren Rand einer planetenbildenden Scheibe um einen jungen Stern, wie das Max-Planck-Institut für Astronomie (MPIA) im deutschen Heidelberg am Donnerstag mitteilte. In solchen Wirbeln könnten kleine Teilchen zusammenwachsen und die Bausteine für spätere Planeten bilden.

Für die Beobachtungen nutzte das internationale Forscherteam das neue Instrument Matisse, zu dessen Bau das MPIA wesentlich beigetragen hatte. Es handelt sich dabei um eine Infrarotkamera für das Very Large Telescope Interferometer (VLTI) der Europäischen Südsternwarte in Chile.

Detaillierter Blick

Matisse steht für "Multi Aperture Mid-Infrared Spectroscopic Experiment", das Instrument kombiniert das von bis zu vier einzelnen Teleskopen gesammelte Licht und nimmt spektroskopische und bildgebende Beobachtungen vor. Damit simuliert die Anlage die Abbildungsleistung eines Teleskops mit einem Durchmesser von bis zu 200 Metern – wodurch die detailliertesten Bilder erzeugt werden können, die je im mittleren Infrarotbereich gemacht werden konnten.

Astronomen haben bis dato mehr als 4.000 Planeten entdeckt, die um ferne Sterne kreisen. Wie sich Planeten aus den Scheiben aus Staub und Gas bilden, die ihre Muttersterne umgeben, ist schon lange Gegenstand der Forschung. Zwar nahmen leistungsfähige Instrumente in den vergangenen Jahren Nahaufnahmen solcher Planetenscheiben auf. Bei der Untersuchung der inneren Regionen dieser Scheiben stoßen sie jedoch an ihre Grenzen.

Heißer Fleck

In diesen inneren Regionen entstehen erdähnliche Planeten aus Gesteinsbrocken, die mit der Zeit aus winzigen Staubkörnern wachsen. Mit dem Instrument Matisse entdeckten die Forscher nun Hinweise auf einen solchen Staubwirbel, der in einen Ring aus heißem Staub am inneren Rand der sogenannten protoplanetaren Scheibe des jungen Sterns HD 163296 eingebettet ist. Die Ergebnisse wurden im Fachblatt "Astronomy & Astophysics" präsentiert.

Der Wirbel zeigt sich nach Angaben der Wissenschafter als heißer Fleck, der eine Asymmetrie am inneren Rand der Scheibe erzeugt. Unter Einbeziehung früherer Daten schlossen die Wissenschafter, dass er den Stern etwa innerhalb eines Monats umkreist. Seine Bahn befindet sich in einem Abstand zum Zentralstern, der mit der Umlaufbahn des sonnennächsten Planeten Merkur um unser Zentralgestirn vergleichbar ist.

Chaotische Kollisionen

"Die höhere Staubdichte bewirkt ein schnelleres Wachstum der Staubkörner als irgendwo sonst in der Scheibe", erläuterte Roy van Boekel vom MPIA, einer der Studienautoren. "Das könnte diese Wirbel zu effizienten Fabriken für die Herstellung der Bausteine zukünftiger Planeten machen."

Einige der neu gebildeten Felsbrocken kollidieren unter hohen Geschwindigkeiten, wodurch das Material zu winzigen Körnern zermahlen wird. Diese können höhere Temperaturen erreichen als größere Steinchen – was der wahrscheinliche Ursprung des in den Daten gefundenen heißen Flecks ist, vermuten die Astronomen. (red, APA, 21.1.2021)