Planeten werden über einen langen Zeitraum von massiven Kollisionen zwischen felsigen Körpern gebaut, die so groß sind wie Gebirgszüge, gaben Astronomen heute bekannt.
Neue Beobachtungen vom Spitzer-Weltraumteleskop der NASA zeigen überraschend große Staubwolken um mehrere Sterne. Diese Wolken flammten höchstwahrscheinlich auf, als felsige, embryonale Planeten zusammenschlugen. Der erdeigene Mond könnte sich aus einer solchen Katastrophe gebildet haben. Vor diesen neuen Ergebnissen dachten Astronomen, Planeten seien unter weniger chaotischen Umständen entstanden.
"Es ist ein Durcheinander da draußen", sagte Dr. George Rieke von der University of Arizona, Tucson, Erstautor der Ergebnisse und Spitzer-Wissenschaftler. "Wir sehen, dass Planeten einen langen, steinigen Weg haben, bevor sie ausgewachsen sind."
Spitzer konnte die staubigen Folgen dieser Kollisionen mit seiner starken Infrarotsicht sehen. Wenn embryonale Planeten, die felsigen Kerne von Planeten wie Erde und Mars, zusammenstoßen, wird angenommen, dass sie entweder zu einem größeren Planeten verschmelzen oder in Stücke zersplittern. Der durch diese Ereignisse erzeugte Staub wird vom Wirtsstern erwärmt und leuchtet im Infrarot, wo Spitzer ihn sehen kann.
Die Ergebnisse werden in einer kommenden Ausgabe des Astrophysical Journal veröffentlicht. Sie spiegeln wider, was wir über die Bildung unseres eigenen Planetensystems wissen. Jüngste Beobachtungen aus Studien der Einschlagskrater unseres Mondes zeigen auch ein turbulentes frühes Sonnensystem. "Unser Mond hat viele heftige Treffer erlitten, als die Planeten bereits Gestalt angenommen hatten", sagte Rieke.
Nach der populärsten Theorie bilden sich felsige Planeten wie Schneemänner. Sie beginnen um junge Sterne als winzige Kugeln in einem scheibenförmigen Feld aus dickem Staub. Dann sammeln sie durch klebrige Wechselwirkungen mit anderen Staubkörnern allmählich mehr Masse an. Schließlich nehmen berggroße Körper Gestalt an, die weiter kollidieren, um Planeten zu bilden.
Zuvor hatten sich Astronomen vorgestellt, dass dieser Prozess über einige Millionen bis einige zehn Millionen Jahre reibungslos zu einem reifen Planetensystem führen würde. Sie sagten voraus, dass staubige, den Planeten bildende Scheiben mit dem Alter stetig verblassen sollten, mit gelegentlichen Aufflackern aufgrund von Kollisionen zwischen übrig gebliebenen felsigen Körpern.
Rieke und seine Kollegen haben eine vielfältigere Umgebung zur Planetenbildung beobachtet. Sie verwendeten neue Spitzer-Daten zusammen mit früheren Daten der gemeinsamen NASA, des Vereinigten Königreichs und des niederländischen Infrarot-Astronomiesatelliten sowie des Infrarot-Weltraumobservatoriums der Europäischen Weltraumorganisation. Sie suchten nach staubigen Scheiben um 266 Sterne in der Nähe von ähnlicher Größe, etwa der zwei- bis dreifachen Sonnenmasse und in verschiedenen Altersstufen. Einundsiebzig dieser Sterne enthielten Scheiben, die vermutlich Planeten in verschiedenen Entwicklungsstadien enthielten. Aber anstatt die Scheiben in älteren Sternen verschwinden zu sehen, beobachteten die Astronomen in einigen Fällen das Gegenteil.
"Wir dachten, junge Sterne, ungefähr eine Million Jahre alt, hätten größere, hellere Scheiben, und ältere Sterne im Alter von 10 bis 100 Millionen Jahren hätten schwächere", sagte Rieke. "Aber wir fanden einige junge Sterne, denen Scheiben fehlten, und einige alte Sterne mit massiven Scheiben."
Diese Variabilität impliziert, dass planetenbildende Scheiben während der gesamten Lebensdauer der Scheiben bis zu Hunderten von Millionen Jahren nach der Bildung des Wirtssterns mit Staub verstopft werden können. "Die einzige Möglichkeit, so viel Staub zu produzieren, wie wir in diesen älteren Sternen sehen, sind riesige Kollisionen", sagte Rieke.
Vor Spitzer waren nur wenige Dutzend Planetenscheiben um Sterne beobachtet worden, die älter als einige Millionen Jahre waren. Spitzers einzigartig empfindliches Infrarot-Sehen ermöglicht es ihm, die schwache Hitze von Tausenden von Scheiben unterschiedlichen Alters zu erfassen. "Spitzer hat eine neue Tür für das Studium der Scheiben und der Planetenentwicklung geöffnet", sagte Dr. Michael Werner, Projektwissenschaftler für Spitzer am Jet Propulsion Laboratory der NASA in Pasadena, Kalifornien.
"Diese aufregenden neuen Erkenntnisse geben uns neue Einblicke in den Prozess der Planetenbildung, der zur Geburt des Planeten Erde und zum Leben führte", sagte Dr. Anne Kinney, Direktorin der Universumsabteilung in der Direktion für wissenschaftliche Missionen am NASA-Hauptquartier , Washington. "Spitzer verkörpert wirklich die Mission der NASA, das Universum zu erkunden und nach Leben zu suchen", sagte sie.
JPL verwaltet das Spitzer-Weltraumteleskop für das Science Mission Directorate der NASA. Künstlerkonzepte und zusätzliche Informationen zum Spitzer-Weltraumteleskop finden Sie unter http://www.spitzer.caltech.edu.
Originalquelle: NASA / JPL-Pressemitteilung
