Wenn wir zu den Sternen blicken, ist es normalerweise nicht die Sehnsucht nach den fernen Tiefen des Weltalls, die uns antreibt. Wenn wir nach draußen schauen, blicken wir wirklich auf uns selbst zurück. Wir versuchen, unseren Platz in der unvorstellbaren Weite des Universums zu verstehen.
Eine der brennendsten Fragen, die uns antreibt, ist, wie einzigartig wir sind. Ist das Leben erst hier auf der Erde entstanden oder ist unsere Galaxie damit verbunden?
Der allererste Schritt, um das herauszufinden, besteht darin, zu verstehen, wie besonders die Erde – und damit auch unser gesamtes Sonnensystem – wirklich ist. Dazu sind Kenntnisse darüber erforderlich, wie Sonnensysteme tatsächlich entstehen. Und genau das haben meine Kollegen und ich mit einer neuen Reihe von Studien zu Sternentstehungsregionen entdeckt.
In den letzten Jahrzehnten haben Astronomen mehr als 5.000 Planeten um ferne Sterne entdeckt – sogenannte Exoplaneten. Wir wissen jetzt, dass es so viele Planeten gibt, dass man zu fast jedem Stern am Nachthimmel aufschauen und nahezu sicher sein kann, dass ihn Planeten umkreisen. Aber wie sehen diese Planeten aus?
Der erste Planet, der um einen sonnenähnlichen Stern entdeckt wurde, war für uns ein Schock. Es handelte sich um eine sogenannte heißer Jupiter, ein massereicher Gasriese, der seinen Mutterstern auf einer so engen Umlaufbahn umkreist, dass die Länge eines Jahres nur vier Tage beträgt. Dies ist eine wirklich fremde Welt, die in unserem eigenen Sonnensystem ihresgleichen sucht.
Von dieser ersten bahnbrechenden Entdeckung an haben Astronomen dicht gepackte Systeme von Supererden, Gesteinsplaneten mit der mehrfachen Masse der Erde sowie beeindruckende Gasriesen entdeckt, die ihren Mutterstern jahrhundertelang umkreisen. Von den vielen Planetensystemen, die wir gefunden haben, kommt keines unserem eigenen Sonnensystem gleich. Tatsächlich sind die meisten von ihnen ziemlich unterschiedlich.
Um zu verstehen, wie all diese verschiedenen Systeme entstehen, müssen wir uns ganz dem Anfang zuwenden. Und das sind majestätische Scheiben aus Staub und Gas, die die jüngsten Sterne umgeben. Dies sind die Kinderstuben, die schließlich neue Planetensysteme hervorbringen werden.
Diese Scheiben sind riesige Objekte, bis zu mehreren Hundert Mal so groß wie der Abstand zwischen Erde und Sonne. Doch am Himmel erscheinen sie winzig. Denn selbst die nächstgelegenen, die praktisch in unserem galaktischen Hinterhof liegen, sind zwischen 600 und 1.600 Lichtjahre entfernt.
Das ist eine winzige Entfernung, wenn man bedenkt, dass die Milchstraße einen Durchmesser von mehr als 100.000 Lichtjahren hat, aber es bedeutet immer noch, dass Licht, das schnellste Ding im Universum, bis zu 1.600 Jahre braucht, um von dort zu uns zu gelangen.
Die typische Größe einer dieser Planetenkindergärten wäre, von der Erde aus gesehen, ein Winkel von 1 „Bogensekunde“ zum Himmel, was einem 3.600stel Teil eines Grads entspricht. Um es ins rechte Licht zu rücken: Es ist, als würde man versuchen, eine Person zu beobachten, die in der niederländischen Hauptstadt Amsterdam aus 500 km Entfernung auf dem Eiffelturm steht.
Um diese Scheiben beobachten zu können, benötigen wir die fortschrittlichsten und größten Teleskope. Und wir brauchen hochentwickelte Instrumente, die atmosphärische Turbulenzen korrigieren können, die unsere Bilder verwischen. Dies ist keine leichte technische Leistung, da die neueste Generation von Instrumenten erst seit etwa einem Jahrzehnt verfügbar ist.
Neue Erkenntnisse
Unter Verwendung der „Europäischen Südsternwarte“Sehr großes Teleskop„, das VLT und das Sphere Extreme Kamera mit adaptiver Optikwir haben jetzt damit begonnen, nahegelegene junge Sterne zu untersuchen.
Unser Team, bestehend aus Wissenschaftlern aus mehr als zehn Ländern, konnte mehr als 80 dieser jungen Sterne erstaunlich detailliert beobachten – unsere Ergebnisse wurden in einem veröffentlicht Reihe von Aufsätzen in der Zeitschrift Astronomy and Astrophysics.
Alle Bilder wurden im nahen Infrarotlicht aufgenommen, das für das menschliche Auge unsichtbar ist. Sie zeigen das Licht entfernter junger Sterne, wie es von den winzigen Staubpartikeln in den Scheiben reflektiert wird. Dieser Staub ähnelt Sand am Strand und verklumpt schließlich zu neuen Planeten.
Was wir fanden, war eine erstaunliche Vielfalt an Formen und Formen dieser Planetenkindergärten. Einige von ihnen haben riesige Ringsysteme, andere große Spiralarme. Einige von ihnen sind glatt und ruhig, andere geraten mitten in einen Sturm, während Staub und Gas aus den sie umgebenden Sternentstehungswolken auf sie herabregnen.
Obwohl wir eine gewisse Vielfalt erwartet hatten, zeigt unsere Untersuchung zum ersten Mal, dass dies sogar innerhalb derselben Sternentstehungsregionen zutrifft. Daher können sogar Planetensysteme, die sich in derselben Nachbarschaft bilden, recht unterschiedlich aussehen.
Der Fund einer derart großen Vielfalt an Scheiben deutet darauf hin, dass die enorme Vielfalt der bisher entdeckten Exoplaneten eine Folge dieses breiten Spektrums an Planetenkindergärten ist.
Im Gegensatz zur Sonne haben die meisten Sterne in unserer Galaxie Begleiter, bei denen zwei oder mehr Sterne einen gemeinsamen Massenschwerpunkt umkreisen. Als wir uns das Sternbild Orion ansahen, stellten wir fest, dass Sterne in Gruppen von zwei oder mehr Sternen mit geringerer Wahrscheinlichkeit große Planeten bildende Scheiben haben als einzelne Sterne. Dies ist bei der Suche nach Exoplaneten hilfreich zu wissen.
Ein weiteres interessantes Ergebnis war, wie uneben die Scheiben in dieser Region waren, was darauf hindeutet, dass sie möglicherweise massereiche Planeten beherbergen, die die Scheiben verbiegen.
Der nächste Schritt unserer Forschung wird darin bestehen, bestimmte Planeten mit ihren Kinderstuben zu verbinden, um zu verstehen, wie sich die verschiedenen Systeme im Detail gebildet haben könnten. Außerdem wollen wir noch näher in die innersten Regionen dieser Scheiben hineinzoomen, in denen möglicherweise bereits terrestrische Planeten wie unsere eigene Erde entstehen.
Dafür werden wir die nächste Generation von Teleskopen nutzen, angeführt von der „Extrem großes Teleskop„des Europäischen Südobservatoriums, das derzeit in der chilenischen Atacama-Wüste gebaut wird.
Es gibt viele Fragen zu beantworten. Aber dank unserer Umfrage wissen wir jetzt, dass der allererste Schritt auf dem langen Weg zur Entstehung des Lebens überaus schön ist.
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