Gaswolkenkollisionen liefern Keimzellen für Planetenentstehung

Modellrechnungen der Uni Bonn erklären die beobachtete Vielfalt von Planetenbahnen

Gaswolkenkollision vermischt protoplanetare Scheibe
Gaswolkenkollision vermischt protoplanetare Scheibe

Bonn - Die Entstehung von Planetensystemen ist möglicherweise komplexer als bisher gedacht. Zu diesem Ergebnis kommen Astrophysiker der Universität Bonn zusammen mit Kollegen der Universitäten Sheffield und Cardiff. Die Forscher konnten zeigen, dass Planeten beim Aufeinandertreffen von zwei Gaswolken oder protoplanetaren Scheiben entstehen können: Offenbar verwirbeln die kollidierenden interstellaren Wolken dabei und bilden Strudel und Verdickungen aus, aus denen dann die Planeten entstehen.

Anders als bei Modellrechnungen, die nur von Verdickungen innerhalb einer Staubscheibe um einen Zentralstern ausgehen, können so auch Planetensysteme entstehen, bei denen die Bahnebene gegen die Rotationsebene des Zentralgestirns geneigt ist. Solche Sternsysteme wurden kürzlich Zeit bei der Suche nach extrasolaren Planeten gefunden. Bei einem dieser Systeme, WASP-17b, sind Rotationsebene des Sterns und Bahnebene aus unserer Sicht zum Beispiel um rund 150 Grad gegeneinander geneigt.

Die Computersimulationen der Forscher zeigen, wie ein neues Planetensystem aus einem Zusammenstoß zweier Gaswolken entsteht: Wenn eine der Wolken in die Umlaufbahn eines anderen neu entstehenden Sterns hineingelangt, beginnt eine komplexe Vermischung und Störung der beiden protoplanetaren Scheiben. Innerhalb nur weniger tausend Jahre beruhigen sich die durcheinandergebrachten Scheiben zwar wieder, doch haben sie danach eine andere Bahnneigung als ihr Zentralstern. Solche Wechselwirkungen zwischen neu entstehenden Sternen dürften eher die Regel als die Ausnahme sein, weil Sterne üblicherweise in engen Sternhaufen entstehen.

Durch die fremden Gasströme werde der innere Bereich der Wolke zusammengedrängt, was die Verklumpung der Staubwolken zu Planeten beschleunigt. Außerdem gebe es Planeten, deren Umlaufbahnen so stark geneigt seien, dass sie das ganze System instabil machten: "Die leichten Planeten werden dadurch nach und nach aus dem System geschleudert, während die schwereren Planeten auf engere Bahnen gedrängt werden", erklärt der Erstautor der vorab veröffentlichten Studie, Ingo Thies. Koautor Pavel Kroupa: "Im Extremfall können Umlaufbahnen sogar ganz ihren Drehsinn wechseln und in die andere Richtung kreisen".

Dieses neue Modell zur Planetenentstehung könne Fragen in der Astrophysik beantworten, die das klassische Modell offen ließe, so die Forscher. Bisher gingen Astronomen davon aus, dass Planeten in einer einzelnen, sich zusammenziehenden, rotierenden Wolke entstehen, in dessen Zentrum sich ein junger Stern aufhält. Der Staub und das Gas, aus dem die Wolken bestehen, verklumpen zu vielen kreisrunden Bällen - den Planeten. Diese kreisen dann um den Stern, wie auch unsere Erde die Sonne umkreist: Geordnet in derselben Ebene und im gleichen Drehsinn, in dem der Stern rotiert. Doch selbst die Ebene unseres Sonnensystems ist um etwa sieben Grad gegenüber dem Sonnenäquator geneigt. Daher sei ein frühes Rendezvous mit der Gaswolke eines anderen Sterns dafür durchaus eine plausible, wenn nicht sogar die einfachste Erklärung für die schiefen Planetenbahnen, meint Ingo Thies: "Zu unserem Glück verlief dieses Treffen jedoch glimpflich, so dass die Erde heute in geordneten Bahnen ihre Kreise zieht."