Am 27. Dezember 2024 machte das James-Webb-Weltraumteleskop (JWST) bedeutende Fortschritte im Verständnis der Bildung massiver Planeten um alte Sterne und löste ein Rätsel, das seit zwanzig Jahren besteht.
Im Jahr 2003 identifizierte das Hubble-Weltraumteleskop den ältesten bekannten Planeten, einen Gasriesen, der 2,5-mal so groß ist wie Jupiter und vor etwa 13 Milliarden Jahren in der Milchstraße entstand, kurz nach der Geburt des Universums.
Diese Entdeckung warf Fragen auf, da viele alte Planeten entdeckt wurden, was die Annahme in Frage stellte, dass alte Sterne hauptsächlich aus leichten Elementen wie Wasserstoff und Helium bestehen, mit minimalen schweren Elementen, die für die Planetenbildung erforderlich sind.
Früher glaubten Wissenschaftler, dass die Staub- und Gasdisks, die diese Sterne umgeben, aufgrund der Strahlung der Sterne innerhalb weniger Millionen Jahre zerstreut würden, sodass nicht genügend Material für die Planetenbildung übrig bliebe. Sie dachten, dass die schweren Elemente, die für langlebige protoplanetare Disks erforderlich sind, nur später durch Supernova-Explosionen produziert wurden.
Das JWST hat jedoch Beobachtungen eines alten Sternmodells analysiert und festgestellt, dass die Ergebnisse von Hubble korrekt waren. Eine aktuelle Studie, die in The Astrophysical Journal veröffentlicht wurde, ergab, dass protoplanetare Disks viel länger bestehen können als zuvor angenommen, selbst um Sterne mit geringem Gehalt an schweren Elementen.
Guido De Marchi, der Hauptautor der Studie und Astronom am Europäischen Zentrum für Raumforschung und Technologie in Noordwijk, Niederlande, sagte: "Wir beobachten, dass diese Sterne tatsächlich von Disks umgeben sind und weiterhin Material ansaugen, selbst in relativ fortgeschrittenen Alters von etwa 20 bis 30 Millionen Jahren. Das bedeutet auch, dass Planeten sich um diese Sterne bilden und wachsen können, was länger dauert als in den Regionen der Sternentstehung in unserer Galaxie."
Das JWST analysierte Spektren von Sternen im Sternhaufen NGC 346, der Bedingungen im frühen Universum widerspiegelt und reich an leichten Elementen, aber arm an schweren ist. Dieser Haufen befindet sich im Großen Magellanschen Nebel, etwa 199.000 Lichtjahre von der Erde entfernt.
Das emittierte Licht und die elektromagnetischen Wellen dieser Sterne zeigten die Präsenz langlebiger protoplanetare Disks. Wissenschaftler schlugen zwei Hauptursachen vor: Erstens die Abwesenheit von Strahlung aus schweren Elementen, da Sterne, die aus leichten Elementen bestehen, nicht viel Strahlung durch radioaktiven Zerfall erzeugen, was dazu führt, dass die Disks länger bestehen bleiben. Zweitens entstehen Sterne aus riesigen Staub- und Gaswolken, die große Disks hinterlassen, die länger brauchen, um zerstreut zu werden.
Diese Entdeckung eröffnet neue Möglichkeiten für das Verständnis der Planetenbildung im frühen Universum und bietet Einblicke in die Entwicklung planetarischer Systeme in Umgebungen mit leichten Elementen.