Die Erde und die übrigen Planeten des Sonnensystems entstanden vor rund 4,6 Milliarden Jahren in der rotierenden Gas- und Staubscheibe, die sich um die junge Sonne gebildet hatte. Diese solare Urwolke aus Wasserstoff, Helium und Staubteilchen war durch eine Druckwelle, möglicherweise von einer nahegelegenen Sternexplosion, entstanden.
Wie unsere Sonne einst entstand
Durch die zunehmende Dichte und Rotation kam es zur Kernfusion, bei der Wasserstoff zu Helium verschmolzen und dabei enorme Mengen an Energie freigesetzt wurden, was wiederum zur Entstehung der Sonne führte. Diese protoplanetare Scheibe war innen so glühend heiß, dass selbst interstellarer Staub verdampfte und in seine Grundbausteine zerlegt wurde.
Als diese Gase schließlich abkühlten, bildeten sich Minerale wie etwa kalzium- und aluminiumreiche Silikat-Minerale heraus, welche die ersten Bausteine für das Planetensystem waren. „Diese ersten, aus dem Gasreservoir auskondensierten Hochtemperatur-Minerale starten die Uhr für die Planetenbildung“, erklären Melissa McClure von der Universität Leiden und ihr Team. Die zunächst winzigen Mineralkörnchen wachsen zu den größeren Brocken heran, aus denen dann die Planeten entstehen.
Protostern HOPS-315 in der Orion-Molekülwolke
Bis dato haben Astronomen dieses Frühstadium der Planetenbildung noch nie direkt beobachtet. Der Grund: Die Kondensation der ersten Minerale geschieht bereits rund 100.000 Jahre nach der Sternbildung. Zu diesem Zeitpunkt wächst der Protostern aber noch und zieht große Mengen Material aus einer umgebenden Hülle aus Gas und Staub an. Dieser Prozess verdeckt Astronomen die Sicht auf den inneren Bereich der protoplanetaren Scheibe.
Doch nun haben die Forscher um Melissa McClure erstmals ins Innere eines „Baby“-Planetensystems geblickt. Es handelt sich um den 1300 Lichtjahre entfernten Protostern HOPS-315 in der Orion-Molekülwolke.
Frisch auskondensierte Silikat-Kristalle
In der Umgebung des Protosterns HOPS-315 existieren ausreichend heiße Gase, darunter auch gasförmiges Siliziummonoxid (SiO) sowie erste kristalline Silikate. „Dieser Prozess wurde noch nie zuvor in einer protoplanetaren Scheibe – oder irgendwo sonst außerhalb unseres Sonnensystems – beobachtet“, erklärt Edwin Bergin von der University of Michigan.
„Zum ersten Mal haben wir damit den frühesten Zeitpunkt bestimmt, zu dem die Planetenentstehung um einen anderen Stern als unsere Sonne beginnt“, ergänzt McClure.
Die Silikat-Kristalle des neuen Sterns stammen aus einer Zone, die rund doppelt so weit vom Stern entfernt wie die Erde von der Sonne. „Wir finden die Mineralien in diesem extrasolaren System tatsächlich an derselben Stelle, an der wir sie auch in Asteroiden im Sonnensystem gefunden haben“, erläutert McClures Kollege Logan Francis. Das könnte erklären, warum auch einige Asteroiden aus unserem System Einschlüsse solcher frühen Minerale in sich tragen.
Wie ein Zwilling unseres Sonnensystems
„Wir sehen hier ein System, das so aussieht wie unser Sonnensystem in seinen ersten Anfängen“, resümiert Koautorin Autorin Merel van ‚t Hoff von der Purdue University. Die neue Erkenntnisse zum Protostern HOPS-315 und seiner protoplanetaren Scheibe liefern damit auch wertvolle Einblicke in die Geschichte unseres eigenen Planetensystems. „An ihm können wir einige der Prozesse untersuchen, die es auch in unserem Sonnensystem gab.“