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Keine Staubscheiben um Rote Zwerge
18. Januar 2005, Ingo Froeschmann. Auf der Jahrestagung der American Astronomical Society berichteten Astronomen der University of California and Los Angeles (UCLA) von einer möglichen Antwort auf die Frage der fehlenden Staubscheiben um Rote Zwergsterne.


Künstlerische Darstellung eines Systems um einen Roten Zwergstern. Vergrößerung (300k) (Quelle: UCLA)
Rote Zwerge sind in vieler Hinsicht Sterne wie unsere Sonne, nur kleiner, weniger schwer und leuchtschwächer. Etwa 70 Prozent aller Sterne in unserer Galaxie sind Rote Zwerge.

„Was wir wissen möchten ist, ob diese Roten Zwerge wie andere Sterne Planetensysteme ausbilden,“ sagt Peter Plavchan, der Leiter der Forschungsbemühungen.

Etwa die Hälfte aller neugeborenen Sterne besitzen bekanntermaßen die notwendigen Elemente um Planeten zu bilden. Wenn ein Stern entsteht, formt übrig gebliebene Materie eine so genannte „ursprüngliche Scheibe“ (primordial disc) um den Stern. In dieser Scheibe, bestehend aus Gas und kleinen Körnern festen Materials (von den Astronomen Staub genannt), können sich Planeten entwickeln. Während sich diese Mini-Planeten durch zusammenwachsen von Staub vergrößern, können die werdenden Planeten auch miteinander kollidieren. Die häufigen und heftigen Kollisionen produzieren erneut Staub, der eine neue Trümmerscheibe bildet, wenn der Stern etwa 5-10 Millionen Jahre alt ist. In unserem eigenen Sonnensystem sehen wir überall Hinweise auf diese heftigen Kollisionen die vor 4 Milliarden Jahren stattfanden, und auf dem Mond sogar mit bloßem Auge.

Die Trümmerscheibe dieser frühen Kollisionen hat sich in unserem eigenen Sonnensystem längst verflüchtigt. Astronomen haben jedoch in unserer näheren galaktischen Umgebung viele junge Sterne gefunden, die noch Trümmerscheiben haben. Diese Sterne sind dabei, Planetensysteme auszubilden. Seltsamerweise sind unter diesen Sternen nur zwei Rote Zwerge: AU Microscopium und GJ 182 in 32,4 beziehungsweise 85 Lichtjahren Entfernung von der Erde.

Trotz der großen Mehrheit Roter Zwerge in unserer Galaxie haben also nur zwei von ihnen Staubscheiben. Wenn die Hälfte aller Roten Zwerge anfänglich das Material zur Planetenbildung besaßen, was passierte dann mit ihnen. Wohin verschwand das die Sterne umgebende Material? Faktoren wie das Alter, Größe und Lichtschwäche der Roten Zwerge können die fehlenden Scheiben nicht vollständig erklären.

Im Dezember 2002 und April 2003 untersuchten UCLA Astronomen eine Probe von neun Roten Zwergen mit dem Long Wavelength Spectrometer, einer Infrarotkamera des Keck Teleskops auf Hawaii. Von den Sternen, die sich allesamt in weniger als 100 Lichtjahren von der Erde befinden, wurde zuvor angenommen, dass sie Staubscheiben besitzen. Keine einzige zeigte in den Untersuchungen Anzeichen für den Staub, der von Kollisionen verursacht worden sein könnte.

Bestärkt von früheren Untersuchungen, die ebenfalls keine Ergebnisse geliefert hatten, begannen die Forscher zu überlegen, welche Unterschiede zwischen den Roten Zwergen und größeren Sternen mit Staubscheiben bestehen könnten.

“In anderen, massiveren Sternen wird Staub hauptsächlich durch den Poynting-Robertson Effekt, Strahlung und Kollisionen beseitigt. Die beiden ersten Prozesse sind einfach ineffektiv für Rote Zwerge, es muss also eine andere Erklärung für das Verschwinden geben,“ sagt Plavchan.

Der Poynting-Robertson Effekt ist eine Konsequenz der speziellen Relativitätstheorie, die den Staub langsam in Spiralen zum Stern transportiert.

Nun entdeckten die Forscher einen Prozess, der dem Poynting-Robertson Effekt ähnlich ist und das Problem möglicherweise lösen kann: Sonnenwindträgheit.

Sterne wie unsere Sonne oder auch Rote Zwerge verursachen Sonnenwind. Protonen und andere Teilchen werden in den äußeren Schichten des Magnetfeldes der Sonne auf Geschwindigkeiten von mehreren hundert Kilometern pro Sekunde beschleunigt und von ihr weggeschleudert.

Dieser Sonnenwind kann einen Zug auf die Staubteilchen ausüben, die sich in der Umgebung der Sonne befinden. Astronomen kennen diese Zugkraft seit langem, wissen aber auch, dass sie für unsere Sonne weniger wichtig ist als der Poynting-Robertson Effekt. Rote Zwerge haben jedoch stärkere magnetische Stürme und haben deshalb auch einen stärkeren Sonnenwind. Röntgenuntersuchungen bestätigen, dass dies Kraft sogar noch stärker ist, wenn die Sterne sehr jung sind. In dieser Phase würde auch die Planetenbildung ablaufen.

„Sonnenwind kann also die Beweismittel von Kollisionen der sich formenden Planeten beseitigen. Ohne den Sonnenwind wäre der Staub noch da und mit der verfügbaren Technologie auch sichtbar,“ sagt Plavchan.
Quelle: UCLA zur Startseite...
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