Erstmals 74 Exokometengürtel kartiert: Bahnbrechende Studie liefert neue Erkenntnisse zur Planetenentstehung

Exokometengürtel sind Regionen um Sterne – außerhalb unseres Sonnensystems –, in denen sich viele Kometen befinden, ähnlich wie der Kuipergürtel oder die Oortsche Wolke in unserem Planetensystem. Wenn die Kometen verdampfen oder zerbrechen, können sie charakteristische Signaturen hinterlassen, die Astronomen durch Infrarotstrahlung oder Spektralanalysen erkennen. Die Untersuchung von Exokometengürteln hilft Wissenschaftlern, die Entstehung und Entwicklung von Planetensystemen besser zu verstehen.

Ein internationales Forscherteam unter Leitung des Trinity College Dublin hat nun in einer bahnbrechenden Studie erstmals eine umfassende Kartierung von 74 Exokometengürteln vorgenommen. Das Programm REASONS (REsolved ALMA and SMA Observations of Nearby Stars) untersucht nahe Sterne, um kalte Scheiben, Planetenentstehung und interstellaren Staub zu analysieren.

Erkenntnisse zu Lage und Wassergehalt

Mithilfe hochmoderner Radioteleskope konnten die Wissenschaftler die Struktur der Phänomene detailliert abbilden. Die Studienergebnisse, die in der Fachzeitschrift Astronomy and Astrophysics veröffentlicht wurden, liefern wichtige Erkenntnisse über die Entwicklung von Planetensystemen sowie die Verteilung eisiger Kleinkörper im All.

Die Aufnahmen der Exokometengürtel wurden mit dem Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) in Chile und dem Submillimeter Array (SMA) auf Hawaii angefertigt. Beide Teleskopsysteme sind darauf spezialisiert, Strahlung im Millimeter- und Submillimeterbereich zu erfassen. Durch die kombinierte Nutzung dieser Instrumente konnten die Wissenschaftler eine bislang unerreichte Detailtiefe bei der Analyse der Gürtelstrukturen erreichen.

Beschaffenheit der Exokometengürtel

Die Beobachtungen zeigen eine große Vielfalt in der Struktur der Exokometengürtel. „Einige sind schmale Ringe, wie im kanonischen Bild eines ‚Gürtels‘ wie der Edgeworth-Kuiper-Gürtel unseres Sonnensystems. Aber eine größere Anzahl von ihnen ist breit und lässt sich wahrscheinlich besser als ‚Scheiben‘ statt als Ringe beschreiben“, ergänzt Dr. Sebastián Marino, Forscher an der University of Exeter und Mitautor dieser Studie.

Eine zentrale Erkenntnis der REASONS-Studie ist der Zusammenhang zwischen dem Alter eines Planetensystems und der Anzahl der vorhandenen Partikel im Gürtel. „Es wurde bestätigt, dass die Anzahl der Gesteinsbrocken in älteren Planetensystemen abnimmt, da den Gürteln größere Exomete fehlen, die aufeinanderprallen“, so Luca Matrà, außerordentlicher Professor an der Trinity's School of Physics und Hauptautor der Studie.

Indirekt konnte auch nachgewiesen werden, dass durch die vertikale Ausdehnung der Gürtel wahrscheinlich auch nicht beobachtbare Objekte mit einer Größe von 140 km bis zur Größe des Mondes vorhanden sein müssen, so Matrà.

Künftige Studien könnten mithilfe modernster Teleskope wie dem James-Webb-Weltraumteleskop (JWST) oder den kommenden Extremely Large Telescopes (ELTs) noch detailliertere Einblicke liefern. Besonders das bevorstehende ALMA-Programm ARKS verspricht weitere Forschungserfolge. Die jetzt gewonnenen Erkenntnisse bilden die Grundlage für ein tieferes Verständnis der Ursprünge und Entwicklungen von Planetensystemen in der gesamten Galaxie.

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