Mit neuen Instrumenten füllen Astronomen alle Teile aus, die erklären, wie sich Planeten aus ausgedehnten Gas- und Staubscheiben um neugeborene Sterne bilden. Aber Astronomen haben eine protoplanetarische Scheibe gefunden, die sich weigert, erwachsen zu werden. Es ist 25 Millionen Jahre alt und hat den Übergang zur Planetenbildung noch nicht geschafft. Lee Hartmann ist beim Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics und der Hauptautor des Papiers, das den Fund ankündigt.
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Fraser Cain: Sie haben die älteste Planetenscheibe gefunden. Können Sie mir ein Gefühl dafür geben, wie ungewöhnlich das ist?
Lee Hartmann: Hier geht es um die älteste planetarische oder protoplanetare Scheibe. Das älteste, das wir zuvor gefunden haben, war ungefähr 10 Millionen Jahre alt, also ist es ungefähr 2 bis 2,5 Mal so alt wie alles, was wir zuvor gefunden haben.
Fraser: War es eine große Überraschung, etwas so Altes zu finden?
Hartmann: Ja, es scheint, als hätten die Hälfte oder mehr der Sterne eine ausgedehnte staubige Scheibe mit etwas, das Planeten machen würde. In einem Alter von ungefähr einer Million Jahren oder so. Und dann, nach ungefähr 10 Millionen Jahren, magst du 10% aller Sterne oder vielleicht sogar weniger. Es war wirklich bemerkenswert, dieses Ding im doppelten Alter zu finden. Wir dachten, dass wir in 20 Millionen Jahren für alles, was noch Staub enthält, der einer Planetenscheibe sehr ähnlich ist, wirklich auf Null stehen würden.
Fraser: Was könnte die Festplatte so lange stabil halten?
Hartmann: Es ist nicht wirklich klar. Das zentrale System ist in diesem Fall tatsächlich ein enger Doppelstern, und so ist es möglich, dass es - anders als bei einem einzelnen Stern in unserem Sonnensystem - zwei Sterne mit nahezu gleicher Masse gibt, die in einer sehr engen Umlaufbahn umkreisen und obwohl sie irgendwo so groß sind zwischen Merkurs Umlaufbahn und Venus Umlaufbahn; etwas in dieser Größe. Das könnte eine Art Aufruhr sein, weil jeder Stern seine eigene Schwerkraft hat, und wenn sie sich bewegen, könnten sie die Scheibe aufwirbeln und die Partikel bewegen. Was wir denken, um Planeten zu machen, ist, dass der Staub, die kleinen Staubhasen, elektrostatisch in kleinen Klumpen haften und dann immer größer werden. Und es macht Steine, und dann macht es Dinge, die eher wie Asteroiden sind, und schließlich Planeten. Und das Planetenbildungsstadium ist das, was diesen ganzen Staub wirklich beseitigt. Und so wird dieser Prozess als sehr heikel angesehen und die Dinge beruhigen sich über Zeiträume von Tausenden bis Millionen von Jahren. Es ist möglich, dass wenn Sie es ein wenig aufrühren und die Partikel suspendiert halten, sie nicht wirklich so gut zusammenkleben und den Rest des Planetenbildungsprozesses nicht wie die meisten anderen Sterne durchlaufen.
Fraser: Wie häufig wäre so etwas? Glauben Sie, dass es andere in der Nähe gibt, da dies die älteste gefundene ist, oder ist dies nur ein totaler Zufall?
Hartmann: Es ist schwer vorstellbar, dass es in der Galaxie nur eines dieser Dinge gibt, geschweige denn das gesamte Universum. Dies muss jedoch, soweit wir das beurteilen können, sehr selten vorkommen. Wir können große Sternhaufen sehen, die 30 Millionen Jahre alt, 50 Millionen Jahre alt, 100 Millionen Jahre alt sind, und sie haben so etwas in mehreren Hundert oder sogar Tausenden von Sternen insgesamt nicht gefunden. Es ist wahrscheinlich 1 zu 1000 oder so ähnlich. Das würde ich vermuten, aber es ist schwer zu wissen. Wir haben uns diese Dinge nicht genau genug angesehen. Das konnten wir bis vor kurzem nicht. Das Spitzer-Weltraumteleskop ist so viel empfindlicher als alles, was wir bisher konnten. Es ist nur ein Hunderttausendfacher Faktor für unsere Fähigkeit, schwache Quellen wie dieses zu erkennen. Wir machen nur die ersten kleinen Schritte, um herauszufinden, was da draußen und in unserer eigenen Nachbarschaft ist. Mit dem Spitzer-Teleskop beginnen sie, einige dieser anderen Cluster zu untersuchen. Sie bestätigen, dass das doppelte Alter dieses Systems, weniger als 1 von 1000, so ist. Es ist wirklich ein ziemlich einzigartiges System. Wir müssen es unter bestimmten Umständen gefangen haben.
Fraser: Glauben Sie, dass es noch Millionen und Abermillionen von Jahren dauern könnte? Ist das noch ein frühes Alter dafür?
Hartmann: Das verstehen wir nicht sehr gut. Und einer der Gründe, diese Art von Systemen zu untersuchen, ist, dass wir wirklich viel Hilfe brauchen, um die Physik dieser Systeme zu verstehen. Die Physik, wie sich Planeten zunächst aus Staubhasen bilden. Es ist einfach ein so komplizierter Prozess, und es gibt alle möglichen Dinge, die wir nicht ganz verstehen, dass wir wirklich mehr Umfragen zu diesen Dingen benötigen. Ich weiß nicht genau, was mit diesem System passieren wird. Meine eigene Meinung ist, dass es wahrscheinlich nicht weitergehen und zu Planeten koagulieren wird, wenn es dies noch nicht getan hat. Die Theorie besagt, dass es eine Art Schwelle gibt, die Sie einhalten müssen. Sie müssen gerade genug Zeug haben, um dies zu erreichen, um wirklich über den Buckel hinwegzukommen, größere Körper herzustellen, die dann den ganzen kleineren Staub auffegen und die Scheibe räumen können. Wenn Sie diese Schwelle nie erreichen, werden Sie möglicherweise nie Planeten bauen. Ich vermute, dass es einfach nachlässt und einige der Staubkörner entweder herausgeblasen werden oder sich langsam in den Stern hinein winden, und das ist das Ende, aber wir verstehen es nicht wirklich.
Fraser: Wurden schon Planetenbildungsscheiben um Binärsysteme herum gesehen?
Hartmann: Ja, wenn ich mich nur qualifizieren kann, um zu sagen, dass wir davon ausgehen, dass diese Scheiben Planeten bilden. Wir hatten nicht wirklich die komplette rauchende Waffe, um zu sagen, dass diese staubigen Scheiben tatsächlich Planeten bilden. Ich denke, es ist eine sehr hohe Wahrscheinlichkeit, weil wir all diesen verteilten Staub um sehr junge Sterne herum sehen und dann ist alles weg. Wir wissen, dass wir den ganzen Staub koagulieren und das kleine Zeug holen und es in große Dinge stecken müssen, um Planeten herzustellen. Das ist also die Annahme, die wir machen, aber ich wollte nur sagen, dass wir die Punkte zu diesem Thema nicht wirklich miteinander verbunden haben.
Fraser: Richtig, wurden Festplatten um solche Binärsysteme herum gesehen?
Hartmann: Ja, das haben sie. Dieses Problem besteht darin, dass Sie die Festplatte grundsätzlich nicht auf der gleichen Umlaufbahn wie die binäre Umlaufbahn haben können. Der andere Stern verschluckt einfach den ganzen Staub oder verdunstet ihn oder bläst ihn weg. Wenn Sie dagegen eine sehr breite Binärdatei haben und etwas haben, bei dem der andere Stern sehr weit entfernt ist, können Sie eine Festplatte in dieser Binärdatei haben, und sie weiß nicht, dass ein anderer Stern um sie herum kreist. Wir umkreisen die Sonne, und Jupiter ist in mehreren astronomischen Einheiten da draußen, und das macht nur kleine Störungen auf der Erdumlaufbahn. In ähnlicher Weise könnten Sie ein System haben, bei dem die beiden Sterne relativ nahe beieinander liegen und sich die Scheibe weit außerhalb des Außenbereichs befindet. Auf dieser Festplatte sieht es also fast so aus, als gäbe es einen einzelnen Stern. Es ist nicht genau so, weil die beiden Sterne umkreisen und die Schwerkraft es ein wenig aufwirbelt. Aber es ist nicht weit davon entfernt, nur ein einziges Objekt zu haben. Solange die Festplatte entweder viel größer als die Binärdatei oder kleiner als die Binärdatei ist, ist alles in Ordnung. Wenn die Scheibe jedoch viel größer als die Binärdatei ist, kann sie so dünn und so weit verbreitet sein, dass sie nie wirklich effektiv zu Planeten koaguliert. Das würden wir vorhersagen, aber das können wir noch nicht beobachtend demonstrieren.
Fraser: Haben Sie einige Beobachtungen zu den geplanten Beobachtungen?
Hartmann: Ich denke, wir möchten versuchen, Beobachtungen mit längeren Wellenlängen zu erhalten, um zu sehen, wo die Scheibe endet, denn in dieser Reihe von Beobachtungen sagen wir im Grunde, dass es eine Scheibe gibt, aber wir wissen nicht wie groß ist es. Die Frage ist, ob es irgendetwas außerhalb dieses Systems gibt, das die Festplatte ebenfalls stören könnte. Nach allem, was wir wissen, könnte es sogar ein dreifaches System sein, mit einem sehr viel breiteren Begleiter, der eine geringe Masse aufweist und den wir noch nicht gesehen haben. Und das könnte wirklich dazu führen, dass die Scheibe die Planeten zumindest nicht koagulieren lässt. Und das andere, was wir versuchen, ist, dass wir versuchen, andere Systeme wie dieses zu identifizieren, die ebenfalls 20 Millionen Jahre alt und 30 Millionen Jahre alt sind. Wenn wir mehr von diesen Dingen finden können, nur um zu sehen, wie häufig sie sind und ob sie alle Binärdateien sind oder was das Besondere an ihnen ist, das es ihnen ermöglicht, so lange zu halten. Grundsätzlich versuchen wir zu sehen, wie sich eine Scheibe in Planeten verwandelt, aber das dauert natürlich Millionen von Jahren, sodass Sie dem nicht folgen können - zumindest kann ich ihm nicht folgen. Es ist wie eine Momentaufnahme einer Bevölkerung. Du hast alte und junge Leute und Babys und so weiter. Und Sie versuchen zu schließen, wie die Entwicklung von der Zusammenstellung der verschiedenen Teile ausgeht. Und dann sind einige Menschen groß oder besser ernährt, und sie haben eine andere Kultur oder was auch immer, und Sie versuchen zu sehen, welche unterschiedlichen Auswirkungen dieser Schnappschuss auf die Bevölkerung hat. Der Versuch, andere Systeme wie dieses zu finden, ist eine Möglichkeit, das Experiment durchzuführen, um zu sehen, was passiert, wenn Sie eine viel breitere Binärdatei haben, oder was passiert, wenn es sich um einen anderen Massenstern in der Mitte handelt. Wir können das Experiment nicht wirklich durchführen, aber wenn wir genug verschiedene Arten von Objekten wie dieses finden, hat die Natur das Experiment an verschiedenen Orten durchgeführt, und wir müssen es nur ansehen.
Diese Entdeckung wurde ursprünglich am 19. Juli 2005 im Space Magazine angekündigt.
