Infrarotbilder Regen in fernem Sternsystem entdeckt

Es ist eine bizarre Welt: In einer gewaltigen Scheibe aus Staub und Gas um einen Sternen-Embryo regnet und hagelt es mit Überschallgeschwindigkeit. Astronomen sprechen von einer einzigartigen Entdeckung: Erstmals konnten sie beobachten, wie Wasser auf Planeten gelangt.


Wer glaubt, es regne viel in Deutschland, kann sich trösten: Anderswo schüttet es noch heftiger. Viel heftiger. Im galaktischen Nebel NGC 1333 etwa gibt es einen neugeborenen Stern, umwirbelt von einer riesigen Wolke aus Staub und Gas, in der Regen und Eisbrocken mit Überschallgeschwindigkeit fallen. Die Gesamtmenge an Wasser in dem System würde ausreichen, um die Ozeane der Erde fünfmal zu füllen, schreiben Wissenschaftler jetzt im Fachblatt "Nature" (Bd. 448, S. 1026).

Das junge System des Sterns namens Iras 4b wächst innerhalb eines kühlen Kokons aus Staub und Gas heran. In seinem Inneren wiederum rotiert die protoplanetare Scheibe um den Stern, die der gängigen Theorie zufolge der Geburtsort von Planeten ist (siehe Bildergalerie). Die Materie verklumpt dort zu immer größeren Brocken, die miteinander kollidieren und so im Lauf von Jahrmillionen zu Planeten zusammenbacken. Zwar haben Astronomen solche Scheiben schon mehrfach entdeckt - aber noch nie in dieser speziellen, äußerst feuchten Phase, in der sich Iras 4b befindet.

"Eisiges Material aus der äußeren Hülle des Sterns stürzt auf die protoplanetare Scheibe und erreicht dabei Überschallgeschwindigkeit", erklärt Dan Watson von der University of Rochester, der Hauptautor der Studie. "Beim Aufschlag verdampft das Eis, und der warme Dampf sendet ein unverkennbares Infrarot-Spektrum aus."

Wasser verdampft und gefriert zu Kometen

Anhand dieses Spektrums konnten die Wissenschaftler nachweisen, dass in dem entstehenden Planetensystem Wasser in riesigen Mengen vorkommt. Mit dem "Spitzer"-Weltraumteleskop hatten die Forscher 30 der jüngsten bekannten Sterne im System NGC 1333 ins Visier genommen - darunter auch den erst 20.000 Jahre alten Iras 4b. Der Infrarot-Spektrograf von "Spitzer" zerteilt das Infrarotlicht in unterschiedliche Wellenlängen, in denen sich die Spuren unterschiedlicher Moleküle verstecken. Das Wassermolekül gilt als besonders leicht feststellbar, und bei Iras 4b machten die Forscher reiche Beute - weil der Stern genau in der richtigen Position zur Erde steht und sich gerade in der richtigen Phase befindet.

"Wir haben hier eine einzigartige Phase in der Entwicklung eines jungen Sterns erwischt", sagte Nasa-Wissenschaftler Michael Werner, ein Mitglied des Forscherteams. "Der Grundstoff des Lebens bewegt sich dynamisch in das Umfeld, in dem Planeten entstehen könnten."

Das verrate auch einiges über die Entstehung unseres Sonnensystems. "Das Wasser kam mit Kometen und eisigen Asteroiden auf die Erde", sagte Watson. Auch in den dichten Wolken, aus denen Sterne hervorgehen, komme Wasser hauptsächlich in gefrorener Form vor. "Jetzt haben wir dieses Wasser gesehen, wie es als Eis auf die Staubscheibe eines Sterns fällt und verdampft. Später gefriert es auf Asteroiden und Kometen wieder."

Aus dem Lichtspektrum von Iras 4b konnten die Astronomen auch weitere Informationen über die protoplanetare Scheibe ablesen, deren Radius immerhin größer ist als die mittlere Entfernung zwischen Erde und Pluto. Ihre Dichte betrage etwa zehn Milliarden Wasserstoffmoleküle pro Kubikzentimeter, ihre Temperatur liege bei durchschnittlich minus 154 Grad Celsius. Jedes Jahr stürze Material mit einer Masse in die Staubscheibe, die der von 23 Erden entspricht.

mbe/ddp

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