Planetenentstehung: Stoßwellen erzeugen Kristalle in Staubscheiben

Staubscheiben um junge Sterne herum enthalten Siliziumdioxid-Kristalle, die nur bei hohen Temperaturen entstehen können

Staubscheibe mit Kristallen
Staubscheibe mit Kristallen

Rochester (USA) - Astronomen haben erstmals Cristobalit und Tridymit in Staubscheiben um junge Sterne nachgewiesen. Diese spezielle kristalline Form von Siliziumdioxid - dem Grundstoff auch von Sand und Gestein - kann nur bei hohen Temperaturen entstehen. Die Forscher schließen daraus, dass Stoßwellen eine wichtige Rolle bei der Entwicklung der Staubscheiben und damit der Produktion der Grundbausteine für die Entstehung von Planeten spielen.

"Aus der Untersuchung anderer Planetensysteme können wir etwas darüber lernen, wie unser Sonnensystem vor 4,6 Milliarden Jahren entstanden ist", erläutert William Forrest von der University of Rochester. Gemeinsam mit seinen Kollegen hat Forrest die Scheiben aus Gas und Staub um fünf junge Sterne in etwa 400 Lichtjahren Entfernung mit dem Infrarot-Weltraumteleskop Spitzer beobachtet. Dabei stießen die Forscher auf die typische Strahlung von Cristobalit- und Tridymit-Kristallen.

Solche Kristalle entstehen bei Temperaturen oberhalb von etwa 950 Grad Celsius. Die Temperatur von protoplanetarischen Scheiben liegt jedoch typischerweise unterhalb von 700 Grad, ist also zu niedrig, um die Entstehung der Mineralien zu erklären. Da die Kristalle für ihre Entstehung eine Aufheizung gefolgt von einer raschen Abkühlung benötigen, folgern Forrest und seine Kollegen, dass Stoßwellen für die Produktion verantwortlich sind.

Stoßwellen bilden sich, wenn beispielsweise Explosionen dazu führen, dass sich eine Störung mit Überschallgeschwindigkeit in einem Medium ausbreitet. Dabei kommt es zu einer schockartigen Aufheizung des Materials. Als Auslöser für die Stoßwellen kommen Eruptionen auf der Oberfläche der jungen Sterne infrage. Solche Prozesse scheinen also eine wichtige Rolle bei der Planetenentstehung zu spielen.