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Sonntag, 29.05.2016
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Kristall-Regen um jungen Stern entdeckt

Spitzer-Weltraumteleskop weist erstmals Olivin-Kristalle in Gaswolke um Protostern nach

Ein junger Protostern im Orion hat Überraschendes enthüllt: In der ihn umgebenden Gaswolke regnet es Kristalle aus grünlich schimmerndem Olivin, wie Daten des Weltraumteleskops Spitzer zeigen. Zwar wurde dieses Mineral schon in Kometenstaub nachgewiesen, aber noch nie im Umfeld eines jungen Sterns. Denn in der Gaswolke ist es eigentlich viel zu kalt, als dass sich die Kristalle bilden könnten. Möglicherweise, so vermuten die Astronomen, entstanden sie an der Sternenoberfläche und wurden dann erst ins All katapultiert – dies könnte auch bei der Entstehung unseres Sonnensystems geschehen sein.
Protostern HOPS-68 (Pfeil), eine Staubscheibe um einen Protostern und die Olivin-Kristalle

Protostern HOPS-68 (Pfeil), eine Staubscheibe um einen Protostern und die Olivin-Kristalle

Olivin ist ein Silikat-Mineral, das auf der Erde nahezu überall vorkommt: Der Großteil des Erdmantels besteht aus Olivin, es verleiht dem Halbedelstein Peridot ebenso seine grünliche Farbe wie den grünlich schimmernden Stränden Hawaiis. Auch im Weltraum haben die NASA-Sonden Stardust und Deep Impact bereits winzige Olivin-Körnchen im Staub von Kometen entdeckt. Das NASA-Weltraumteleskop Spitzer wies vor einigen Jahren die Olivin-Variante Forsterit als Kristalle in den wirbelnden Gas-und Staubwolken nach, die die Grundlage für die Planetenentstehung um junge Sterne bilden.

Forsterit-Kristalle in kollabierender Gaswolke


Jetzt hat ein internationales Forscherteam mit Hilfe des Infrarot-Detektors am Spitzer-Teleskop erneut Forsterit-Kristalle gesichtet – allerdings an einem Ort, an dem die Astronomen sie nicht erwartet hätten: Der Forsterit fand sich als kristalliner Regen in der kollabierenden Gaswolke um den weit entfernten Protostern HOPS-68. Diese Entdeckung um den sonnenähnlichen, gerade entstehenden Stern in der Konstellation Orion ist überraschend, weil die den Stern umgebende Gaswolke mit einer Temperatur von minus 170 Grad Celsius eigentlich viel zu kalt ist, um solche Kristalle entstehen zu lassen. Eigentlich würden mehr als 700°C benötigt.

Nach Ansicht der Forscher müssen die Kristalle nach ihrer Bildung dorthin transportiert worden sein, vielleicht durch vom Protostern aufsteigende Gasströme. „Man braucht Temperaturen so heiß wie Lava, um diese Kristalle zu erzeugen“, erklärt Tom Megeath von der Toledo-Universität in Ohio. „Wir gehen davon aus, dass die Kristalle nahe der Oberfläche des sich bildenden Sterns erhitzt, und dann hinaufgetragen wurden in die umgebende, sehr viel kühlere Gaswolke. Dort fielen sie dann wie Flitter wieder aus.“


„Wenn man sich irgendwie in die kollabierende Gaswolke dieses Protosterns transportieren könnte, wäre es dort ziemlich dunkel“, ergänzt sein Kollege Charles Poteet, Hauptautor der Studie. „Aber die winzigen Kristalle fangen das wenige Restlicht ein und erzeugen ein grünliches Glitzern gegen einen schwarzen, staubigen Hintergrund.”

Infrarot-Spektrograph mit markiertem Forsterit-Signal (grün)

Infrarot-Spektrograph mit markiertem Forsterit-Signal (grün)

Gas-Jets als Kristall-„Schleudern“ auch im Sonnensystem?


Die neue Entdeckung könnte auch einen Hinweis darauf geben, warum die Forsterit-Kristalle auch im Staub von Kometen gefunden wurden, obwohl sich diese in den frostigen Außenregionen unseres Sonnensystems bildeten. Der bisherigen Theorie nach müssen die Kristalle in den wärmeren, sonnennahen Bereichen des jungen Planetensystems entstanden und dann nachträglich nach außen gewandert sein. Poteet und seine Kollegen schließen dieses Szenario nicht aus, vermuten aber, dass auch bei der jungen Sonne Gas-Jets wie die jetzt beobachteten die Kristalle in die Außenbereiche der protoplanetaren Scheibe katapultierten.

„Infrarotteleskope wie Spitzer und Herschel liefern uns einen aufregenden Einblick darin, wie alle Zutaten der kosmischen Ursuppe miteinander gemischt wurden, um dann ein Planetensystem wie das unsrige zu bilden“, kommentiert Bill Danchi, Verantwortlicher für die Teleskop-Missionen am NASA-Hauptquartier in Washington. Das Herschel-Weltraumteleskop, ein Kooperationsprojekt von ANSA und europäischer Weltraumagentur ESA, lieferte in dieser Studie wichtige Daten zu den Eigenschaften des sich bildenden Sterns. (The Astrophysical Journal, 2011; DOI: 10.1088/2041-8205/733/2/L32)
(NASA/JPL, 31.05.2011 - NPO)