Unterschiedliche Entwicklung protoplanetarer Scheiben um massearme Sterne

HEIDELBERG / MÜNCHEN (IT BOLTWISE) – Die Entstehung von Planeten in protoplanetaren Scheiben um massearme Sterne unterscheidet sich grundlegend von der um sonnenähnliche Sterne. Neue Erkenntnisse aus dem MIRI Mid-INfrared Disk Survey (MINDS) zeigen, dass diese Scheiben eine einzigartige chemische Zusammensetzung aufweisen, die die Bildung erdähnlicher Planeten beeinflussen könnte.

Die Entstehung von Planeten in protoplanetaren Scheiben um massearme Sterne unterscheidet sich grundlegend von der um sonnenähnliche Sterne. Neue Erkenntnisse aus dem MIRI Mid-INfrared Disk Survey (MINDS) zeigen, dass diese Scheiben eine einzigartige chemische Zusammensetzung aufweisen, die die Bildung erdähnlicher Planeten beeinflussen könnte. Unter der Leitung von Thomas Henning vom Max-Planck-Institut für Astronomie in Heidelberg untersucht das MINDS-Projekt die chemischen und physikalischen Eigenschaften dieser Scheiben mit dem James Webb Weltraumteleskop.

In einer aktuellen Studie analysierte ein Forschungsteam die Umgebung eines sehr massearmen Sterns, ISO-ChaI 147, der nur 0,11 Sonnenmassen aufweist. Die Beobachtungen, die von der Erde aus nicht möglich sind, wurden durch die hohe Empfindlichkeit und spektrale Auflösung des JWST ermöglicht. Diese erlaubten es, schwache Signale von seltenen Molekülen zu identifizieren, die bisher unentdeckt blieben.

Die MINDS-Gruppe fand heraus, dass das Gas in diesen Scheiben Temperaturen von etwa 300 Kelvin erreicht und stark mit kohlenstoffhaltigen Molekülen angereichert ist, während sauerstoffreiche Verbindungen fehlen. Diese Zusammensetzung unterscheidet sich deutlich von der in Scheiben um sonnenähnliche Sterne, wo Wasser und Kohlendioxid dominieren. Ein Beispiel für eine solche sauerstoffreiche Scheibe ist die von PDS 70, in der kürzlich große Mengen an Wasserdampf entdeckt wurden.

Die Erkenntnisse deuten darauf hin, dass sich Scheiben um sehr massearme Sterne anders entwickeln und möglicherweise effizienter Gesteinsplaneten mit erdähnlichen Größen bilden als jupiterähnliche Gasriesen. Diese Sterne, die die häufigsten im Universum sind, könnten daher die meisten terrestrischen Planeten beherbergen. Die ursprünglichen Atmosphären dieser Planeten werden wahrscheinlich von Kohlenwasserstoffverbindungen dominiert, was sie von der Erde unterscheidet.

Der Mechanismus, der zu dieser kohlenstoffreichen Zusammensetzung führt, ist noch nicht vollständig verstanden. Es wird vermutet, dass entweder eine Anreicherung von Kohlenstoff oder eine Verarmung von Sauerstoff verantwortlich ist. Sollte Kohlenstoff angereichert sein, könnte dies durch die Verdampfung von Kohlenstoff aus festen Partikeln in der Scheibe verursacht werden, die dann in die gasförmige Komponente übergeht.

Das Forschungsteam plant, seine Studie auf eine größere Stichprobe solcher Scheiben auszuweiten, um besser zu verstehen, wie häufig diese exotischen, kohlenstoffreichen Regionen sind. Dies könnte neue Einblicke in die Bedingungen liefern, unter denen sich terrestrische Planeten bilden. Zusätzliche Spektroskopie wird erforderlich sein, um die Beobachtungen vollständig zu verstehen und die chemischen Prozesse in diesen Scheiben zu entschlüsseln.