Wie sich Planeten bilden, ist eine der Hauptfragen der Astronomie. Angesichts der Beobachtungsabstände ist dies jedoch bestenfalls eine schwierige Aufgabe. "Dies ist ein großes Thema mit vielen Herausforderungen", sagte David Wilner vom Harvard-Smithsonian Center for Astronomy bei seinem Vortrag auf dem Treffen der American Astronomical Society in dieser Woche. "Aber im Laufe der letzten Jahrzehnte sind wir mit Beobachtungen nahegelegener Sternensysteme zu einem grundlegenden Überblick über den Prozess der Bildung des Sonnensystems gekommen."
Beim Studium protoplanetarer Scheiben sind einige Hürden zu überwinden. Erstens ist der Großteil der Scheibenmasse kalt und dunkel, da der molekulare Wasserstoff nicht strahlt. Diese Bereiche werden nur durch ein paar kleinere Bestandteile untersucht: Wärmeabgabe durch Staub und Streulicht vom Stern.
Zweitens ist die Menge an "Zeug", die Astronomen betrachten, tatsächlich ziemlich gering. Normalerweise beträgt die Menge an protoplanetarem Material etwa 1/100 der Masse des Sterns und etwa 1/4000 Grad am Himmel.
Durch Beobachtung vieler Systeme mit mehreren Teleskopen können wir diese Scheibensysteme in verschiedenen Wellenlängen sehen, um sowohl den Stern als auch die Scheibenkomponenten zu sehen. Wilner sagte, dass es zwei Eigenschaften gibt, die besonders wichtig sind: Scheibenmassen im Allgemeinen, da die Leuchtkraft direkt proportional zur Masse ist, und zweitens die Scheibenlebensdauer. Nach heutigem Kenntnisstand verteilt sich die Staubscheibe in 3 Millionen Jahren um 50% und in 5 Millionen Jahren um 90%.
Als Beispiel diskutierte Milner den Rho Ophiuchi-Nebel (Bild oben), der sich in der Nähe der Sternbilder Scorpius und Ophiuchus befindet und etwa 407 Lichtjahre von der Erde entfernt ist.
„Die Rho Oph-Wolke ist spektakulär, mit wunderschönen dunklen Regionen, die aus Gas- und Staubsäulen bestehen und das Hintergrundsternfeld auslöschen. Dies ist das Material, das Sterne und Planeten bildet. “
Wilner sagte, die Schritte bei der Bildung des Sonnensystems seien wie folgt: zuerst die Bildung einer ursprünglichen Proto-Sternscheibe, dann der protoplanetaren Scheibe und dann der Trümmerscheibe innerhalb eines Planetensystems.
Das Hauptproblem unseres Verständnisses besteht jedoch darin, dass Astronomen noch nicht alle Schritte in diesem Prozess gesehen haben und nicht direkt beweisen können, dass diese frühen Scheiben die Planeten bilden. Es gibt verschiedene Hinweise, wie zum Beispiel, dass sich im Staub um Materialklumpen Lücken bilden, ähnlich den Lücken in den Ringen des Saturn um Monde.
In den letzten 15 Jahren wurden Protoplanetenscheiben mit verschiedenen Interferometern am Keck-Observatorium auf Mauna Kea bei verschiedenen Wellenlängen von 0,87 Mikrometern bis 7 mm untersucht. Und in den letzten fünf Jahren hat das Spitzer-Weltraumteleskop seine Infrarotfähigkeiten verliehen, um unser Wissen nach unserem derzeitigen Verständnis zu erweitern. Aber bald könnte ein neues Teleskop in der hochchilenischen Wüste die Auflösung bieten, die erforderlich ist, um nicht nur einen Blick auf die Lücken in den Scheiben zu werfen, sondern auch ein neues Fenster darüber, wie Materialien um aufstrebende Planeten Monde bilden können. Das Atacama Large Millimeter / Submillimeter Array (ALMA) arbeitet bei Wellenlängen von 0,3 bis 9,6 Millimetern.
Wilner freut sich offensichtlich darauf, die Beobachtungsfähigkeiten dieses Arrays zum Einsatz zu bringen. ALMA soll 2012 fertiggestellt werden und wird dazu beitragen, die „Lücken“ unseres Wissens über die Planetenbildung zu schließen.
Quelle: Präsentation des AAS-Meetings mit Erläuterungen von Chris Lintott
