Unsere Untersuchung des Himmels enthüllt die Geheimnisse der Geburt der Planeten

Wenn wir die Sterne betrachten, ist es meist nicht die Sehnsucht nach den fernen Tiefen des Weltalls, die uns antreibt. Wenn wir nach außen blicken, blicken wir in Wirklichkeit auf uns selbst zurück. Wir versuchen, unseren Platz in der unvorstellbaren Weite des Universums zu verstehen.

Eine der brennendsten Fragen, die uns umtreibt, ist die unserer Einzigartigkeit. Ist das Leben nur hier auf der Erde entstanden oder ist unsere Galaxie damit verbunden?

Der allererste Schritt, um das herauszufinden, besteht darin, zu verstehen, wie besonders die Erde und damit auch unser gesamtes Sonnensystem ist. Dazu sind Kenntnisse darüber erforderlich, wie Sonnensysteme tatsächlich entstehen. Und genau das haben meine Kollegen und ich dank einer neuen Reihe von Studien zu Sternentstehungsregionen entdeckt.

In den letzten Jahrzehnten haben Astronomen mehr als 5.000 Planeten um ferne Sterne entdeckt, sogenannte Exoplaneten. Wir wissen jetzt, dass es so viele Planeten gibt, dass man fast jeden Stern am Nachthimmel betrachten und fast sicher sein kann, dass die Planeten ihn umkreisen. Aber wie sehen diese Planeten aus?

Die Entdeckung eines ersten Planeten um einen sonnenähnlichen Stern war für uns ein Schock. Es handelte sich um einen heißen Jupiter, einen massereichen Gasriesen, der seinen Mutterstern auf einer so engen Umlaufbahn umkreist, dass die Länge eines Jahres nur vier Tage beträgt. Dies ist eine wirklich fremde Welt, die in unserem eigenen Sonnensystem ihresgleichen sucht.

Von dieser ersten bahnbrechenden Entdeckung an entdeckten Astronomen dichte Systeme von Supererden, Gesteinsplaneten, die um ein Vielfaches massereicher als die Erde sind, und beeindruckende Gasriesen, die ihren Stern seit einer Jahrhundertmutter umkreisen. Von den vielen Planetensystemen, die wir entdeckt haben, kommt keines unserem eigenen Sonnensystem gleich. Tatsächlich sind die meisten von ihnen sehr unterschiedlich.

Um zu verstehen, wie all diese verschiedenen Systeme entstehen, müssen wir bis zum Anfang schauen. Und das sind majestätische Scheiben aus Staub und Gas, die die jüngsten Sterne umgeben. Dies sind die Kinderstuben, aus denen schließlich neue Planetensysteme entstehen werden.

Diese Scheiben sind riesige Objekte, die bis zu mehrere Hundert Mal länger sind als die Entfernung zwischen Erde und Sonne. Am Himmel erscheinen sie jedoch winzig. Tatsächlich sind selbst die nächstgelegenen, die sich praktisch in unserem galaktischen Hinterhof befinden, zwischen 600 und 1.600 Lichtjahre entfernt.

Dies ist eine winzige Entfernung, wenn man bedenkt, dass die Milchstraße einen Durchmesser von mehr als 100.000 Lichtjahren hat, aber es bedeutet dennoch, dass Licht, das schnellste Element im Universum, bis zu 1.600 Jahre braucht, um von dort zu uns zu gelangen.

Die typische Größe einer dieser Planetenkindergärten würde, von der Erde aus gesehen, am Himmel einen Winkel von einer „Bogensekunde“ betragen, was einem 3.600stel Teil eines Grads entspricht. Um es ins rechte Licht zu rücken: Es ist so, als würde man versuchen, eine Person zu beobachten, die in der niederländischen Hauptstadt Amsterdam aus 500 km Entfernung auf der Spitze des Eiffelturms steht.

Um diese Scheiben beobachten zu können, benötigen wir die fortschrittlichsten und größten Teleskope. Und wir brauchen hochentwickelte Instrumente, die die atmosphärischen Turbulenzen korrigieren können, die unsere Bilder verwischen. Dies ist keine kleine technische Leistung, da die neueste Generation von Instrumenten erst seit etwa einem Jahrzehnt erhältlich ist.

Neue Entdeckungen

Mit dem Very Large Telescope des European Southern Observatory, dem VLT und der Sphere Extreme Adaptive Optics Camera haben wir nun begonnen, nahegelegene junge Sterne zu untersuchen.

Unser Team, bestehend aus Wissenschaftlern aus mehr als zehn Ländern, konnte dank unserer Ergebnisse, die in einer Artikelserie in der Zeitschrift Astronomy and Astrophysics veröffentlicht wurden, mehr als 80 dieser jungen Sterne mit erstaunlicher Detailgenauigkeit beobachten.

Alle Bilder wurden im nahen Infrarotlicht aufgenommen, das für das menschliche Auge unsichtbar ist. Sie zeigen das Licht junger, entfernter Sterne, wie es von winzigen Staubpartikeln in den Scheiben reflektiert wird. Dieser Staub ähnelt stark Sand am Strand und wird sich schließlich zu neuen Planeten verklumpen.

Was wir entdeckten, war eine erstaunliche Vielfalt an Formen und Gestalten dieser Planetenkindergärten. Einige von ihnen haben riesige Ringsysteme, andere große Spiralarme. Einige von ihnen sind glatt und ruhig, und wieder andere geraten mitten in einen Sturm, während Staub und Gase aus den sie umgebenden Sternentstehungswolken auf sie herabregnen.

Obwohl wir eine gewisse Vielfalt erwartet hatten, zeigt unsere Untersuchung zum ersten Mal, dass dies sogar innerhalb derselben Sternentstehungsregionen zutrifft. Selbst Planetensysteme, die sich in derselben Nachbarschaft bilden, können sich stark voneinander unterscheiden.

Die Entdeckung einer solchen Reihe von Scheiben legt nahe, dass die enorme Vielfalt der bisher entdeckten Exoplaneten eine Folge dieses breiten Spektrums an Planetenkindergärten ist.

Im Gegensatz zur Sonne haben die meisten Sterne in unserer Galaxie Begleiter, bei denen zwei oder mehr Sterne einen gemeinsamen Massenschwerpunkt umkreisen. Bei der Beobachtung des Sternbildes Orion stellten wir fest, dass in Paaren oder mehr gruppierte Sterne weniger wahrscheinlich große Planeten bildende Scheiben haben als einzelne Sterne. Dies ist bei der Suche nach Exoplaneten hilfreich zu wissen.

Eine weitere interessante Entdeckung war die Unebenheit der Scheiben in dieser Region, was darauf hindeutet, dass sie massereiche Planeten beherbergen könnten, die die Scheiben verzerren.

Der nächste Schritt unserer Forschung wird darin bestehen, bestimmte Planeten mit ihren Kinderstuben zu verbinden, um im Detail zu verstehen, wie sich die verschiedenen Systeme gebildet haben könnten. Außerdem wollen wir noch näher an die innersten Regionen dieser Scheiben heranzoomen, in denen sich bereits terrestrische Planeten wie unsere eigene Erde bilden könnten.

Dazu werden wir die nächste Generation von Teleskopen nutzen, allen voran das „Extremely Large Telescope“ der Europäischen Südsternwarte, das sich derzeit in der chilenischen Atacama-Wüste im Bau befindet.

Es gibt viele Fragen, die beantwortet werden müssen. Aber dank unserer Untersuchung wissen wir jetzt, dass der allererste Schritt auf dem langen Weg zur Entstehung des Lebens ein absolut großartiger Schritt ist.

Dieser Artikel wurde von The Conversation unter einer Creative Commons-Lizenz erneut veröffentlicht. Lesen Sie den Originalartikel.