Im Sternbild Orion, etwa 1300 Lichtjahre von uns entfernt, überrascht das junge Dreifachsternsystem GW Orionis weiterhin Astronomen. Um die drei Sterne kreisen mehrere Ringe aus Staub und Gas – das zukünftige Baumaterial für Planeten. Diese Ringe sind seit Langem für ihre ungewöhnliche Eigenschaft bekannt: Sie sind in unterschiedlichen Winkeln geneigt und liegen nicht in einer Ebene. Lange Zeit wurde angenommen, dass die Gravitation der Sterne selbst die Ursache dafür war. Neue Beobachtungen zeigen nun jedoch ein anderes, dynamischeres Bild.
Astronomen entdeckten mithilfe des ALMA-Komplexes (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) einen gigantischen Gasstrom – einen sogenannten Streamer – von etwa einer Billion Meilen oder 0,2 Lichtjahren Länge. Dieser Strom speist das System langsam, aber stetig, indem er Materie aus der umgebenden Molekülwolke direkt zur äußeren Scheibe transportiert. Forscher unter der Leitung von Maria Galloway-Sprietsma von der University of Florida untersuchten die Gasbewegung anhand der molekularen Linien von Kohlenmonoxid detailliert. Dabei zeigte sich, dass die Flugbahn des Streamers mit der Ausrichtung des äußeren Staubrings übereinstimmt, jedoch stark von der Position des inneren Rings abweicht. Genau dies, so die Wissenschaftler, erkläre die Neigungen der Ringe.
„Als wir modellierten, wie der Strom auf die Scheibe fällt, zeigte sich, dass sein Aufprallwinkel eng mit dem äußeren Ring verbunden ist“, erklärt Galloway-Sprietsma. Den Berechnungen zufolge ist der Drehimpuls des Streamers derzeit geringer als der der Scheibe. Dies deutet darauf hin, dass wir eine Spätphase des Prozesses beobachten: Zuvor hatte der Strom wahrscheinlich mehr Impuls und konnte die äußeren Bereiche „verbiegen“. Die inneren Ringe blieben dabei nahezu unberührt.
ALMA erwies sich als ideales Instrument für diese Arbeit. Dank seiner hohen Auflösung und Empfindlichkeit konnten die Wissenschaftler den Streamer nicht nur in großem Maßstab sehen, sondern auch seine Kinematik verfolgen. Archivdaten der Staubringe ergänzten neue Messungen, die alle Teleskop-Arrays – das 12-Meter-, 7-Meter- und Total-Power-Array – nutzten. Dadurch konnte der Streamer mit der umgebenden sternbildenden Region in Verbindung gebracht werden. Das System akkretiert anscheinend weiterhin Materie aus der Mutterwolke über einen Mechanismus, der der Bondi-Hoyle-Akkretion ähnelt.
Dieses Bild weicht stark von den bekannten Lehrbuchschemas ab, in denen Planeten in ruhigen, flachen Scheiben entstehen. Die Realität erweist sich als wesentlich turbulenter: Externe Gasströme können Scheiben selbst in späten Phasen ihrer Entwicklung umgestalten und zukünftigen Planeten geneigte oder sogar entgegengesetzte Umlaufbahnen verleihen. GW Orionis dient nun als natürliches Labor zur Erforschung solcher Prozesse.
Forscher planen, ähnliche Streamer in anderen jungen Systemen zu suchen, um zu verstehen, wie weit verbreitet dieser Mechanismus ist. Bei GW Orionis selbst werden sich die nächsten ALMA-Beobachtungen auf Moleküle konzentrieren, die auf Stoßwellen am Kollisionspunkt des Stroms mit der Scheibe hinweisen. Dies wird helfen, genauer zu verstehen, wie das einfallende Gas die chemische Zusammensetzung und Dynamik des Materials verändert, aus dem sich eines Tages Planeten bilden könnten.
