Auf neuen Aufnahmen des Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array konnte erstmals eine sogenannte Staubfalle gefunden werden. Bisher waren diese Kometenfabriken nur theoretisch vorhergesagt, aber nie beobachtet worden. Erst die hohe Auflösung des neuen ALMA erlaubt es, solche Beobachtungen durchzuführen.
Ein Beitrag von Stefan Heykes. Quelle: ESO.
(Bild: ESO)
Bei der Frage, wie Planeten entstehen, gibt es nach wie vor einige unbekannte Vorgänge. Man ist sich sicher, dass Planeten aus Gas- und Staubscheiben entstehen, wobei die Staubkörner nach und nach zusammenklumpen und anwachsen. Das Problem bei dieser einfachen Erklärung ist, dass Staubkörner ab einer gewissen Größe beim Zusammenprall nicht mehr aneinander kleben bleiben, sondern wieder zu kleineren Körnern zerfallen. Außerdem sprechen Simulationen dafür, dass solche schweren Staubkörner durch Reibung abgebremst werden und relativ schnell in den zentralen Stern hinein fallen.
Eine theoretische Lösung dieses Problems bieten die sogenannten Staubfallen. Sie entstehen, wenn größere Staubkörner in Hochdruckgebiete innerhalb der Gas- und Staubscheibe wandern. Hochdruck ist hier allerdings relativ zu verstehen, die Drücke der Scheiben insgesamt sind immer extrem gering verglichen mit aus dem Alltag bekannten Drücken. Solche Hochdruckgebiete können laut Simulationen durch die Bewegung von Gas in der Nähe von Lücken in den Staubscheiben entstehen. In diesen Zonen können die Staubteilchen dann weiter wachsen, ohne gestört zu werden. Damit können hier auch deutlich größere Teilchen (bis hin zu Kometengröße) entstehen als im Rest der Gas- und Staubscheibe.
Während solche Simulationen durchgeführt wurden (unter anderem von Astronomen des Garchinger Max-Planck-Instituts für Extraterrestrische Physik und der Universität Heidelberg), wurde die Staubscheibe des Sterns Oph-IRS 48 von ALMA beobachtet. Bereits früher wurde dieser Stern vom VLT im Infrarotlicht bei 18 Mikrometern Wellenlänge aufgenommen. ALMA verwendete seine „Band 9“-Empfänger, die im Bereich von 400-500 Mikrometern Wellenlänge arbeiten. Staubkörner haben die Eigenschaft, dass sie nur Strahlung mit Wellenlängen aussenden, die maximal ihrem Durchmesser entsprechen. Wenn in einem bestimmten Wellenlängenbereich also die Staubscheibe sichtbar ist, muss es in ihr Staubkörner von entsprechender Größe geben.
(Bild: ESO)
Das VLT-Bild zeigte eine recht homogene Verteilung der Staubkörner (bei 18 Mikrometern Durchmesser) rund um den Stern. Man hatte daher ein ähnliches Bild von ALMA erwartet, allerdings gab es hier eine Überraschung: Statt der Staubscheibe, gab es eine nierenförmige Struktur zu sehen. Die großen Staubkörner waren nicht gleichverteilt, sondern in einer Staubfalle konzentriert. Der Kontrast zum Rest der Staubscheibe lag in diesem Fall bei etwa 130, so dass dies ein sehr deutliches Ergebnis ist.
Die hier entdeckte Staubfalle ist aber vermutlich zu weit entfernt von Oph-IRS 48 und daher zu wenig dicht, um einen Planeten bilden zu können. Stattdessen dürfte es sich hier eher um eine Art Kometenfabrik handeln – viele kleine Körper können entstehen, aber für einen großen dürfte es dort kaum reichen. Dennoch ist diese Entdeckung ein großer Schritt auf dem Weg zu einem besseren Verständnis der Planetenentstehung. In Zukunft kann ALMA mit Sicherheit noch deutlich bessere Bilder erstellen, denn die hier vorgestellte Beobachtung wurde während der Bauphase mit nur der Hälfte der mittlerweile verfügbaren Antennen durchgeführt. Dann wird es ALMA auch möglich sein, Staubfallen zu entdecken, die deutlich näher an ihrem Stern liegen und somit tatsächlich die Geburtsstätten von Planeten werden könnten.
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