Wie Staubkörner durch Kollisionen zu Planeten heranwachsen

MÜNCHEN (IT BOLTWISE) – Die Entstehung von Planeten aus mikroskopisch kleinen Staubkörnern ist ein faszinierender Prozess, der Millionen von Jahren in Anspruch nimmt. In einer protoplanetaren Scheibe, bestehend aus Gas und Staub, beginnen diese winzigen Partikel durch Kollisionen zu größeren Strukturen zu wachsen.

Die Entstehung von Planeten aus mikroskopisch kleinen Staubkörnern ist ein faszinierender Prozess, der Millionen von Jahren in Anspruch nimmt. In einer protoplanetaren Scheibe, bestehend aus Gas und Staub, beginnen diese winzigen Partikel durch Kollisionen zu größeren Strukturen zu wachsen. Diese Scheiben umgeben junge Sterne und sind der Geburtsort von Planeten. Der Prozess beginnt mit der Bildung von Agglomeraten, die durch die elektrostatische Aufladung der Staubpartikel zusammengehalten werden.

Die Herausforderung bei der Planetenbildung liegt in der sogenannten Kollisionsbarriere. Ab einer bestimmten Größe neigen Staubkörner dazu, bei Kollisionen zu zerbrechen oder abzuprallen, anstatt zu wachsen. Doch durch wiederholte Kollisionen laden sich die Partikel elektrostatisch auf und ziehen sich gegenseitig an, was das Wachstum ermöglicht. Diese Erkenntnisse wurden durch Experimente in Schwerelosigkeit gewonnen, die auf Forschungsraketen der Europäischen Weltraumorganisation ESA durchgeführt wurden.

Während eines Raketenflugs, der sechs Minuten Schwerelosigkeit bot, konnten Forscher das Wachstum von Agglomeraten direkt beobachten. Diese Experimente zeigten, dass die Agglomerate stabil genug sind, um Kollisionen mit Geschwindigkeiten von bis zu 0,5 Metern pro Sekunde zu überstehen. Alles darüber hinaus führt zu Erosion. Diese Ergebnisse sind entscheidend für das Verständnis der physikalischen Bedingungen in protoplanetaren Scheiben.

Die Forschungsergebnisse fließen in physikalische Modelle ein, die die Planetenbildung beschreiben. Sie helfen dabei, die Details des Wachstumsprozesses von Staubpartikeln zu verstehen und die Bedingungen zu identifizieren, unter denen Planetesimale entstehen. Diese sind die Vorläufer von Protoplaneten und schließlich vollwertigen Planeten. Die Erkenntnisse tragen dazu bei, die Entstehung unseres Sonnensystems und anderer Planetensysteme besser zu verstehen.

Die Bedeutung dieser Forschung liegt nicht nur in der theoretischen Physik, sondern auch in der praktischen Anwendung. Das Verständnis der Planetenbildung kann Hinweise auf die Entstehung von erdähnlichen Planeten in anderen Sonnensystemen geben. Dies ist besonders relevant für die Suche nach Leben außerhalb der Erde und die Erforschung von Exoplaneten.

Die Studien wurden vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) sowie vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klima gefördert. Die Ergebnisse wurden in der renommierten Fachzeitschrift Nature Astronomy veröffentlicht, was die Bedeutung dieser Forschung unterstreicht. Die Erkenntnisse tragen dazu bei, unser Verständnis des Universums und der Prozesse, die zur Entstehung von Planeten führen, zu erweitern.