Experimente mit mikroskopischen Staubteilchen helfen zu verstehen, wie die Planeten in der Umgebung neu geborener Sterne entstehen und heranwachsen.
Aus: Sterne und Weltraum, Juni 2011
Planeten entstehen in den dicken Scheiben aus Staub und Gas, die neu entstehende Sterne bei ihrer Geburt umgeben. Dieser Prozess verläuft innerhalb weniger Millionen Jahre – eine astronomisch sehr kurze Zeit.
Wie kann das Planetenwachstum so effizient verlaufen? Am Anfang stehen die Zusammenstöße mikroskopischer, kaum ein Tausendstel Millimeter großer Staubteilchen im Inneren der turbulenten Gasscheiben. Dabei bleiben die Teilchen meist aneinander haften und bilden so schnell immer größere Gebilde. Der Prozess lässt sich im Labor – am besten in der Schwerelosigkeit – nachvollziehen, bis zentimetergroße Körper entstanden sind.
Diese rein mechanischen Zusammenstöße kleiner Teilchen führen aber nicht weiter: Zentimetergroße Stoßpartner bleiben nicht länger aneinander haften, sondern zerstören sich gegenseitig, und die Teilchen wachsen nicht weiter. Deshalb setzen die Astronomen ihre im Labor gewonnenen Erkenntnisse in numerische Rechenprogramme ein, mit denen sie das weitere Wachstum der entstehenden Planeten simulieren. In diesen Rechnungen werden nicht allein die Stöße der kleinen Festkörper miteinander, sondern auch deren Wechselwirkung mit dem turbulenten Gas in der Scheibe und die Rolle der Magnetfelder berücksichtigt. Es zeigt sich, dass die Magnetfelder "Fallen" bilden, in denen sich die zentimetergroßen Staubaggregate sammeln, bis deren gegenseitige gravitative Anziehung so stark wird, dass sie zu größeren Gebilden verschmelzen.
So entsteht ein immer realistischeres Bild der Planetenentstehung: Heute lässt sich mit dieser Kombination aus Laborexperimenten und numerischen Modellen das Wachstum der "Embryonen" bis zur Bildung kilometergroßer, den Asteroiden ähnlicher Brocken verfolgen.
