Lücken im Nebel offenbaren kosmisches Geheimnis | Terra-X-Kolumne
Kolumne
Terra X - die Wissens-Kolumne:Kosmisches Geheimnis im Nebel entdeckt
von Jana Steuer
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Erstmals gelang der Blick auf den Beginn der Planetenentstehung - ein junger Stern zeigt, wie einst auch unser eigenes Sonnensystem entstanden sein könnte.
In der Terra-X-Kolumne auf ZDFheute beschäftigen sich ZDF-Wissenschaftsjournalistinnen und -journalisten wie Harald Lesch, Mirko Drotschmann und Jasmina Neudecker sowie Gastexpert*innen jeden Sonntag mit großen Fragen der Wissenschaft - und welche Antworten die Forschung auf die Herausforderungen unserer Zeit bietet.
Wir sehen heute acht vollständige Planeten um unseren Heimatstern - die Sonne - kreisen. Aber wie kamen sie dahin?
Diese Frage ist nicht so einfach zu beantworten, denn die Spuren der Planetenentstehung, die vor über vier Milliarden Jahren im Sonnensystem stattfand, sind praktisch fortgewischt.
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Wie entsteht ein Planetensystem?
Glücklicherweise ist die Sonne nicht der einzige Stern im Universum. Überall um uns herum entstehen neue Sterne, die neue Planeten formen.
Um diese Baby-Sterne einer solchen Galaxie beobachten Astronominnen und Astronomen sogenannte "protoplanetare Scheiben". Sie bestehen aus Gas und Staub, Reste der molekularen Wolke, aus denen sich der junge Stern (ein sogenannter Protostern) bildete.
Zu Beginn ist die protoplanetare Scheibe so heiß, dass alles verdampft und sich keine Bausteine für Planeten formen können. Erst wenn es mit der Zeit etwas kühler wird, können feste Kristalle auskondensieren: die Keime der Planetenentstehung. Diese winzigen Körnchen wachsen zu größeren Brocken, die schließlich Planeten formen.
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Asteroiden geben Hinweise auf die Anfänge
So weit die Theorie. Einen greifbaren Hinweis darauf liefert uns sogar unser eigenes Sonnensystem: Die Asteroiden - uralte Überreste aus der Frühzeit der Planetenentstehung - enthalten in ihren Einschlüssen genau solche silikatischen Minerale, die sich ganz zu Beginn des Sonnensystems als erste feste Körnchen gebildet haben müssen.
Ein verborgener Anfang
Diese Kondensation müsste aber bereits rund 100.000 Jahre, nachdem der Stern geboren wurde, geschehen, also astronomisch gesehen sehr früh. In diesem Stadium ist ein junges Sternsystem aber außerordentlich schwierig zu beobachten: der Protostern wächst noch und zieht eine gewaltige Menge Staub und Gas zu sich. Diese hüllt den jungen Stern und seine direkte Umgebung ein, sodass das, was im Inneren vor sich geht, verborgen bleibt.
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Ein neuer Blick auf das Universum
Heute jedoch stehen uns hochmoderne Instrumente wie das James-Webb-Weltraumteleskop (JWST) und das ALMA-Observatorium in Chile zur Verfügung, die es ermöglichen, einen tieferen Blick zu wagen.
Diese Teleskope detektieren Strahlung mit großen Wellenlängen, von einigen Mikro- bis Millimetern.
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Mehr als menschliche Augen je sehen könnten
Menschliche Augen können solche Infrarot- und Radiostrahlung nicht sehen. Der Vorteil: Langwellige Strahlung durchdringt interstellaren Staub deutlich besser als kurzwelligere Strahlung. Schon im Nahinfraroten ist die Abschwächung durch Staub bereits zehnmal geringer als im sichtbaren Bereich.
Würden unsere Augen Infrarot- oder gar Radiostrahlung wahrnehmen können, dann sähen wir am Nachthimmel ein viel detailreicheres Bild, das von zahlreichen leuchtenden Gas- und Staubwolken, kühlen Sternen, fernen Galaxien und anderen Objekten geprägt wäre, die im sichtbaren Licht unsichtbar oder stark gedimmt sind.
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Ein fremder junger Stern erzählt die Geschichte des Sonnensystems
Aber selbst mit modernsten Infrarot- oder Radioteleskopen kann man nicht so einfach durch den dichten Dunst, der sehr junge Sterne umgibt, hindurchsehen. Bis jetzt. Der 1.300 Lichtjahre entfernte Protostern HOPS-315 steht mitsamt seiner ihn umgebenden Dunstwolke in einem so günstigen Winkel, dass ein Team um Astrophysikerin Melissa McClure der Universität Leiden durch eine Lücke hindurchsehen konnte.
So konnten sie zum ersten Mal den Startschuss der Planetenentstehung beobachten: Siliciummonoxid, einerseits als heißes Gas, aber eben auch teilweise in fester Form als Mineralkörnchen, um den erst 100.000 bis 200.000 Jahre alten Stern. Es beginnt also gerade erst, sich zu verfestigen.
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Erkenntnisse über unser eigenes System
Und es kommt noch besser: die Mineralkörnchen schweben ziemlich genau an der Stelle, wo im Sonnensystem der Asteroidengürtel zu finden ist. Also dort, wo bei uns die letzten Zeitzeugen der Entstehung unseres Systems stehen, die diese ersten entstandenen Kristalle in sich eingeschlossen haben.
Das zeigt deutlich: die Beobachtung fremder Sternsysteme unterschiedlichen Alters, enthüllt auch das Geheimnis unseres eigenen Systems. Die Geschichte der Entstehung unserer Erde wird hundertfach in Nachbarsystemen der Sonne, in denen jetzt gerade junge Protosterne und ihre Planeten heranwachsen, erzählt.
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...ist Wissenschaftsjournalistin und studierte Astronomin. Nach ihrem Master in Astrophysik an der LMU München forschte sie an der Entdeckung und Untersuchung von Exoplaneten. Seit Ende 2022 ist sie außerdem Redakteurin für Terra X beim ZDF. Sie ist überzeugt, dass man die Themen der Astrophysik verständlich und faszinierend aufbereiten kann, ohne dabei vor mathematisch oder physikalisch komplexen Zusammenhängen zurückzuschrecken.
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