Können Planeten in einer Welt ohne Sterne entstehen? Wissenschaftler aus St. Andrews finden eine Antwort
Eine neue Studie der Universität St. Andrews beantwortet eine der wichtigsten Fragen der Astrophysik: Können Planeten ohne Stern entstehen?
Riesige frei schwebende Planeten haben das Potenzial, ihre eigenen Miniatur-Planetensysteme zu bilden, unabhängig von einem Stern. Solche Planeten könnten den Schlüssel zu wichtigen Fragen der Astrophysik liefern, sagen Forscher der Universität St. Andrews.
Beobachtung junger Planeten
Forscher der Fakultät für Physik und Astronomie haben gemeinsam mit Co-Autoren aus den USA, Italien, Irland, England und Portugal acht sehr junge, frei schwebende Planeten mit einer Masse beobachtet, die das 5- bis 10-fache der Masse des Jupiter beträgt.
Diese Planeten sind sehr lichtschwach und strahlen hauptsächlich im Infrarotbereich, was ihre Beobachtung erschwert. Das Team nutzte zwei extrem empfindliche Infrarotinstrumente des James-Webb-Weltraumteleskops (JWST), um mehr über die Entstehungsgeschichte der Planeten zu erfahren.
Ihre Eigenschaften machen sie ähnlich wie Riesenplaneten, aber anstatt einen Stern zu umkreisen, schweben diese Planeten frei im Weltraum. Aktuelle Forschungsergebnisse deuten darauf hin, dass es sich um Objekte mit der geringsten Masse handelt, die wie Sterne aus dem Zusammenbruch riesiger Gaswolken entstanden sind, aber im Gegensatz zu Sternen nicht genug Masse ansammeln, um in ihrem Kern Fusionsreaktionen auszulösen. Theoretisch könnten einige von ihnen auf ähnliche Weise wie Planeten entstehen, die einen Stern umkreisen, aber später aus ihrer planetarischen Wiege ausgestoßen werden.
Frühe Planetenentstehung
Die neue Studie beschreibt diese frei schwebenden Planeten im Detail und hat herausgefunden, dass sechs von ihnen eine übermäßige Infrarotstrahlung aufweisen. Diese wird durch warmen Staub in ihrer Nähe verursacht, ein charakteristisches Merkmal von Scheiben, den abgeflachten Strukturen, die die Geburtsstätten von Planeten sind.
Die Daten zeigten auch Emissionen von Silikatpartikeln in den Scheiben, mit deutlichen Anzeichen für Staubwachstum und Kristallisation, den ersten Schritten bei der Entstehung von Gesteinsplaneten. Solche Emissionen wurden bereits bei Sternen und Braunen Zwergen beobachtet, jedoch noch nie zuvor bei Objekten mit Planetenmasse.
Diese Studie ist eine Fortsetzung früherer Arbeiten der University of St Andrews, die zeigen, dass Scheiben um frei schwebende Objekte mit planetarer Masse mehrere Millionen Jahre bestehen bleiben können, was ausreichend Zeit für die Entstehung von Planeten bietet.
Dr. Aleks Scholz, der leitende Forscher, sagt: „Zusammengenommen zeigen diese Studien, dass Objekte mit einer Masse, die mit der von Riesenplaneten vergleichbar ist, das Potenzial haben, ihre eigenen Miniatur-Planetensysteme zu bilden. Diese Systeme könnten wie das Sonnensystem sein, nur um den Faktor 100 oder mehr in Masse und Größe verkleinert. Ob solche Systeme tatsächlich existieren, muss noch gezeigt werden.“
Dr. Belinda Damian, Hauptautorin, fügt hinzu: „Diese Entdeckungen zeigen, dass die Bausteine für die Entstehung von Planeten sogar um Objekte herum zu finden sind, die kaum größer als Jupiter sind und allein im Weltraum treiben. Das bedeutet, dass die Entstehung von Planetensystemen nicht ausschließlich auf Sterne beschränkt ist, sondern auch um einsame, sternenlose Welten herum stattfinden kann.“
Quellenhinweis:
Spectroscopy of Free-floating Planetary-mass Objects and Their Disks with JWST, The Astronomical Journal, July 2025. Damian, B., Scholz, A., et al.