Junge Sterne, ähnlich wie unsere Sonne, entstehen nicht im luftleeren Raum. Um sie herum wirbeln dichte Scheiben aus Gas und Staub – wahre kosmische Wiegen, in denen Planeten geboren werden. Doch das Gas, der wichtigste Baustoff für die Atmosphären von Riesen wie Jupiter und Saturn, ist nicht ewig. Es entweicht allmählich, und das Zeitfenster der Möglichkeiten schließt sich rasch.
Neue Beobachtungen des James-Webb-Weltraumteleskops, die 72 junge Sternsysteme umfassten, ermöglichten erstmals zu sehen, wie genau dies in verschiedenen Lebensphasen protoplanetarer Scheiben geschieht. Die Studie, deren Ergebnisse im Astronomical Journal veröffentlicht wurden, leitete Naman Bajaj von der University of Arizona. Unter den Mitautoren ist die Wissenschaftlerin Uma Gorti vom SETI-Institut, die seit Jahrzehnten die Prozesse der Auflösung solcher Scheiben untersucht.
Die Daten des MIRI-Instruments des Webb-Teleskops wurden zu einer Art Film: Jedes System ist ein Bild in einem Film über die ersten Millionen Jahre der Planetenentwicklung. In den jüngsten Scheiben, in denen noch aktiv Materie auf den Stern fällt, dominieren mächtige Jets und breite Winde. Sie werden von Magnetfeldern angetrieben, die die Scheibe durchdringen. Molekularer Wasserstoff – das häufigste Molekül in diesen Regionen – und ionisiertes Neon helfen Wissenschaftlern, die Ströme zu verfolgen, die Masse und Drehimpuls fortführen.
Mit der Zeit ändert sich das Bild. Wenn der Materiefluss auf den Stern nachlässt, werden die Jets leiser, und die Winde werden überwiegend atomar. Die hochenergetische Strahlung des Sterns selbst – Ultraviolett und Röntgen – dringt durch das dünner werdende Gas, erhitzt es und lässt es entweichen. Dieser Prozess, bekannt als Foto-Evaporation, gewinnt zunehmend an Bedeutung. Genau diesen hat Gorti lange untersucht, und nun bestätigen die Beobachtungen, wie die Theorie mit der Realität in Dutzenden von Systemen übereinstimmt.
„Die Planetenentstehung ist ein Wettlauf gegen die Zeit“, bemerkte Bajaj. „Gasriesen wie Jupiter müssen ihre massiven Atmosphären ansammeln, solange die Scheibe noch dicht genug ist, um sie zu versorgen, bevor Winde und Jets dieses Rohmaterial ins All tragen.“
Gorti fügt hinzu: Die Auflösung der Scheibe setzt die fundamentale Uhr. Sobald das Gas verschwindet, endet die Möglichkeit, gasreiche Planeten zu bilden, praktisch. In 66 der 72 Scheiben sahen die Wissenschaftler ausgedehnte Ausströmungen von molekularem Wasserstoff und ionisiertem Neon. Kegelförmige molekulare Winde wurden in 46 Systemen entdeckt, schnelle Neon-Jets in 40. Jedes System mit einem Neon-Jet zeigte auch Spuren von Wind durch Wasserstoff oder Sauerstoff.
Diese Daten setzen frühere Arbeiten derselben Gruppe fort. Im Jahr 2024 gelang es mit Webb, zu fotografieren, wie Gas aus der Scheibe um den jungen Stern T Cha entweicht. Nun ist der Umfang auf Dutzende von Objekten angewachsen, und es wird klar: Kein Mechanismus wirkt allein. Die Systeme gehen von der Phase starker magnetischer Jets über zur Ära atomarer Winde, einschließlich Foto-Evaporation.
Vor uns liegen präzise Messungen, wie viel Gas genau entweicht und aus welchen Zonen der Scheibe. Dies wird helfen zu verstehen, nicht nur wie schnell sich das Fenster für Riesen schließt, sondern auch, wo genau verschiedene Arten von Planeten entstehen können. In der Zwischenzeit erinnern die Beobachtungen daran: Im Universum ist alles auf erstaunliche Weise verbunden. Gigantische Ströme, Magnetfelder, Strahlung junger Sterne und feine chemische Spuren wirken zusammen und schaffen Bedingungen, unter denen manchmal Welten wie unsere entstehen können. Wir leben in einem Kosmos, in dem selbst die Geburt von Planeten ein dramatischer Wettlauf über Millionen von Jahren ist, und das Webb-Teleskop ermöglicht es erstmals, ihn in seiner ganzen grandiosen Fülle zu sehen.
