Die meisten Sterne entstehen in Ansammlungen, sogenannten Clustern oder Assoziationen, zu denen auch sehr massereiche Sterne gehören. Diese Riesensterne senden große Mengen hochenergetischer Strahlung aus, die relativ zerbrechliche Staub- und Gasscheiben zerstören kann, die gerade zu neuen Planeten zusammenwachsen.
Ein Team von Astronomen hat das Chandra-Röntgenobservatorium der NASA – in Kombination mit ultravioletten, optischen und infraroten Daten – genutzt, um zu zeigen, wo sich einige der tückischsten Orte in einem Sternhaufen befinden könnten, wo die Wahrscheinlichkeit der Planetenbildung geringer ist.
Das Ziel der Beobachtungen war Cygnus OB2, der unserer Sonne am nächsten gelegene große Sternhaufen – in einer Entfernung von etwa 4.600 Lichtjahren. Der Cluster enthält Hunderte von massereichen Sternen sowie Tausende von Sternen mit geringerer Masse. Das Team verwendete lange Chandra-Beobachtungen, die auf verschiedene Regionen von Cygnus OB2 zeigten, und die resultierenden Bilder wurden dann zu einem großen Bild zusammengefügt.
Die tiefen Chandra-Beobachtungen kartierten das diffuse Röntgenlicht zwischen den Sternen und lieferten auch eine Bestandsaufnahme der jungen Sterne im Sternhaufen. Diese Bestandsaufnahme wurde mit anderen kombiniert, die optische und Infrarotdaten nutzten, um die beste Zählung junger Sterne im Sternhaufen zu erstellen.
In diesem neuen zusammengesetzten Bild zeigen die Chandra-Daten (lila) die diffuse Röntgenemission und junge Sterne in Cygnus OB2, und Infrarotdaten des inzwischen ausgemusterten Spitzer-Weltraumteleskops der NASA (rot, grün, blau und cyan) zeigen junge Sterne und der kühlere Staub und das Gas in der gesamten Region.
In diesen überfüllten Sternumgebungen sind große Mengen hochenergetischer Strahlung vorhanden, die von Sternen und Planeten erzeugt wird. Zusammen können Röntgenstrahlen und intensives ultraviolettes Licht verheerende Auswirkungen auf Planetenscheiben und Systeme im Entstehungsprozess haben.
Planetenbildende Scheiben um Sterne verschwinden auf natürliche Weise mit der Zeit. Ein Teil der Scheibe fällt auf den Stern, ein anderer Teil wird durch Röntgen- und Ultraviolettstrahlung des Sterns erhitzt und verdampft im Wind. Der letztere Prozess, bekannt als „Photoevaporation“, dauert bei durchschnittlich großen Sternen normalerweise zwischen 5 und 10 Millionen Jahren, bevor die Scheibe verschwindet. Befinden sich massereiche Sterne, die die meiste Röntgen- und Ultraviolettstrahlung produzieren, in der Nähe, kann dieser Prozess beschleunigt werden.
Mithilfe dieser Daten fanden die Forscher eindeutige Beweise dafür, dass Planetenscheiben um Sterne tatsächlich viel schneller verschwinden, wenn sie sich in der Nähe massereicher Sterne befinden, die viel energiereiche Strahlung erzeugen. In Regionen, in denen die Sterne dichter beieinander liegen, verschwinden die Scheiben auch schneller.
In Regionen von Cygnus OB2 mit weniger hochenergetischer Strahlung und geringerer Anzahl an Sternen beträgt der Anteil junger Sterne mit Scheiben etwa 40 %. Für Regionen mit mehr energiereicher Strahlung und höherer Anzahl an Sternen liegt der Anteil bei etwa 18 %. Der stärkste Effekt – also der schlechteste Standort für ein mögliches Planetensystem – liegt im Umkreis von etwa 1,6 Lichtjahren um die massereichsten Sterne im Sternhaufen.
Eine separate Studie desselben Teams untersuchte die Eigenschaften der diffusen Röntgenemission im Cluster. Sie fanden heraus, dass die diffuse Emission höherer Energie aus Gebieten stammt, in denen Gaswinde, die von massereichen Sternen weggeblasen werden, miteinander kollidiert sind. Dadurch wird das Gas heißer und erzeugt Röntgenstrahlen. Die weniger energiereiche Emission stammt wahrscheinlich von Gas im Cluster, das mit Gas um den Cluster herum kollidiert.
Es sind zwei separate Artikel verfügbar, die die Chandra-Daten von Cygnus OB2 beschreiben. Der von Mario Giuseppe Guarcello (Nationales Institut für Astrophysik in Palermo, Italien) geleitete Artikel über die Gefahrenzonen des Planeten, erschien in der Novemberausgabe 2023 von Die Ergänzungsreihe zum Astrophysikalischen Journal.
Der Artikel über die diffuse Emission wurde von Juan Facundo Albacete-Colombo (Universität Rio Negro in Argentinien) verfasst veröffentlicht in der gleichen Ausgabe von Die Ergänzungsreihe zum Astrophysikalischen Journal.