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Wie aus Staub Planeten entstehen

Erstellt von: Dr. Rainer Kayser | | Forschung und neue Erkenntnisse

In der rotierenden Gas- und Staubscheibe um einen jungen Sterngeht es turbulent zu: Staubkörnchen stoßen zusammen, kleben aneinanderund zertrümmern sich bei weiteren Kollisionen wieder. Laborexperimenteund Computersimulationen liefern nun neue Erkenntnisse darüber, wieaus diesen chaotischen Prozessen erste Planetenembryos entstehenkönnen: Zentimetergroße Gesteinsbrocken agieren als Saatkörner, dieden Sternenstaub aufsammeln und so langsam zu hundert Meter großenPlaneten-Bausteinen anwachsen. Das berichtet ein Forscherteam ausDeutschland in einem online veröffentlichten Forschungsbericht.

Astronomen haben heute eine gute Vorstellung davon, wie Planetenentstehen: In der rotierenden Gas- und Staubwolke um einen jungenStern backen winzige Staubkörnchen zu immer größeren Partikelnzusammen und formen so erste Gesteinsbrocken, die wiederum zuPlanetenembryos anwachsen. Doch ausgerechnet der erste Schritt diesesProzesses ist bislang ungeklärt. Denn die Staubkörnchen backen nichteinfach zusammen - wenn sie mit hoher Geschwindigkeit kollidieren,dann prallen sie entweder aneinander ab oder sie zertrümmern sichgegenseitig.

Fredrik Windmark vom Max-Planck-Institut für Astronomie in Heidelbergund seine Kollegen haben nun die Ergebnisse neuer Laborexperimenteüber Staubkollisionen in ihre Computersimulationen der ersten Phaseder Planetenentstehung eingebaut. Es zeigte sich, dass sich durchZusammenstöße von Staubkörnern tatsächlich keine Partikel größer alsein Millimeter bilden können. Als die Forscher jedoch künstlich einekleine Anzahl von ein Zentimeter großen Partikeln in das Szenarioeinfügten, kam der Prozess wieder in Schwung: Die kleinenStaubteilchen lagerten sich an die "Saatkörner" an und ließen diese imVerlauf von einer Million Jahren zu einer Population von hundert Metergroßen Planetenembryos anwachsen.

Die Untersuchung von Windmark und seinen Kollegen zeigt außerdem, dassdas zunächst als störend angesehene Wachstumslimit von einemMillimeter eine überraschend positive Rolle bei der Entstehung derPlanetenembryos spielt. Größere Staubkörner nämlich führen zuErosionsprozessen, die größere Partikel verkleinern statt sieanwachsen zu lassen. Die Entstehung von Planetenembryos funktioniertalso über die Kombination eines Wachstumslimits für Staubkörnchen miteinem Anlagerungsprozess des Staubes an größere Saatkörner. Bleibtnatürlich die Frage, woher diese Saatkörner stammen - hier sindweitere Forschungen nötig.

Quelle: arxiv.org/abs/1201.4282