Schon vor mehr als 250 Jahren dachte der bedeutende Philosoph Immanuel Kant über die Entstehung von Planeten nach. Als anonymer Verfasser beschreibt er in einem 1755 veröffentlichten Werk, wie sich aus Partikeln, die sich in einer Scheibe um den Zentralkörper bewegen, durch gegenseitige Anziehung Planeten formen. Heute sind Hunderte Sterne bekannt, die zirkumstellare Staubscheiben besitzen. Sie bestehen aus Partikeln von Mikrometergröße, vergleichbar mit dem Durchmesser eines menschliches Haares. Nach der Theorie sollen sich aus diesen winzigen Staubteilchen über Jahrmillionen erst größere Staubansammlungen, später Planetesimale und Protoplaneten bilden, bis schließlich ein terrestrischer Planet entstanden ist. Ein wichtiger Schritt zur Bestätigung der allgemeinen Vorstellung sind die aktuellen Beobachtungsdaten der protoplanetaren Scheibe des jungen Doppelsterns KH 15D.
Die neuen Daten legen nahe, dass sich der mikroskopische Staub bereits zu Körnern von einem Millimeter Durchmesser geformt hat. Damit können Astronomen die eben erst begonnene (astronomisch gesprochen) Entstehung von terrestrischen Planeten innerhalb von 3 AE (Astronomische Einheit, Abstand Sonne-Erde) beobachten. Zum Vergleich: In dieser Distanz befindet sich im Sonnensystem der Asteroidengürtel. Seit rund zehn Jahren wird der 2.500 Lichtjahre entfernte Stern im Sterbild Einhorn genau untersucht. Damals, im Jahr 1998, veröffentlichten die Astronomen William Herbst und Kristin Kearns eine erste Arbeit zu diesem Stern, da er einen unerklärlichen periodischen Lichtwechsel zeigte. Heute wissen wir, dass die entdeckten Helligkeitsabfälle nur dadurch entstanden, wenn eine Komponente des Doppelsterns auf seiner Bahn zwischenzeitlich von der umgebenen Staubscheibe verdeckt wurde. Somit war KH 15D ein einzigartiges Ziel auch für Amateurastronomen, die durch die "Sonnenfinsternis" indirekt den Ort beobachten konnten, wo die Entstehung von Planeten möglich ist.
Aus dem schwächer werdenden Licht, welches gerade noch durch den Staub dringt, wenn der Stern wieder hinter der zirkumstellaren Scheibe untergegangen ist, konnte Herbst und sein Team jetzt die Größe der Partikel bestimmen. Mit einem Durchmesser von mindestens einem Millimeter ist die Größe außerdem mit der von Chondrulen vergleichbar, gläsernen Kugeln, die Hauptbestandteil der ältesten Meteoriden im Sonnensystem sind. Was ist nun an dieser Entdeckung so interessant? Staubscheiben kennen Astronomen nicht nur von jungen sonnenähnlichen Sternen (rund eine Million Jahre alt), sondern auch von älteren Sternsystemen, darunter Wega und Fomalhaut (einige 100 Millionen Jahre alt). Hier stammt der Staub aus Kollisionen von kilometergroßen Körpern. Die Entdeckung der sandkorngroßen Partikel um KH 15D schließt damit eine Lücke im Verständnis zur Planetenentstehung.
Außerdem hat der Doppelstern mit drei Millionen Jahren ein mit dem Stern AB Aurigae vergleicbares Alter, bei dem wir vielleicht die gerade begonnende Planetenentstehung direkt beobachten können (
planeten.ch berichtete). Dichteschwankungen im KH 15D-System könnten nach Simulationen von Rice et al. (2006) sogar auf einen Planeten hindeuten, aber die Beweiskraft ist zu gering, um tatsächlich von einem Hinweis zu sprechen. Jedoch würde ein Planet die Helligkeitsvariationen erklären, die beobachtet werden, wenn sich der Stern an der Kante der Staubscheibe befindet.
Preprint:
Reflected Light from Sand Grains in the Terrestrial Zone of a Protoplanetary Disk
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Extending the Model of KH 15D: Estimating the Effects of Forward Scattering and Curvature of the Occulting Ring Edge
Nico Schmidt
