Planetenkollision um einen jungen Stern HD 166191 beobachtet

Da muss es mächtig gerumst haben, denn in der Umgebung des jungen Sterns HD 166191 sind wohl zwei Zwergplaneten mit mehreren hundert Kilometern Durchmesser kollidiert und haben eine  riesige Trümmerwolke hinterlassen. Diese wurde durch das inzwischen außer Dienst gestellte Weltraumteleskop Spitzer fotografiert.


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Der Stern HD 166191 ist etwa 10 Millionen Jahre alt, so dass sich der Staub, der bei seiner Entstehung übrig geblieben ist, zu felsigen Körpern, so genannten Planetesimalen, zusammengeballt. Asteroiden sind Reste von Planetesimalen, die bei der Entstehung unseres eigenen Sonnensystems entstanden sind. In der Umgebung anderer Sterne können diese Objekte die Keimzelle für zukünftige Planeten sein. Sobald sich das Gas, das den Raum zwischen den Objekten füllte, verflüchtigt hat, kommt es aber häufig zu katastrophalen Kollisionen zwischen ihnen.

Das am 30. Januar 2020 abgeschaltete und außer Betrieb genommene Weltraumteleskop Spitzer konnte die Spuren einer solchen Kollision zweier Zwergplaneten (Planetesimalen) aufzeichnen. Nachfolgender Tweet zeigt die künstlerische Darstellung dieser Kollision und verlinkt auf diesen Artikel der NASA.

Diese Illustration zeigt, wie eine Trümmerwolke um den jungen Stern HD 166191 aus der Nähe aussehen könnte. Astronomen, die das inzwischen stillgelegte Spitzer-Weltraumteleskop der NASA benutzten, bemerkten eine Trümmerwolke, die kurzzeitig das Licht des Sterns blockierte. Die Trümmerwolke entstand wahrscheinlich durch den Zusammenstoß zweier großer asteroidengroßer Objekte, die möglicherweise die Keime künftiger Planeten um den Stern sind.

Spitzer hat bereits Hinweise auf solche Kollisionen in der Umgebung junger Sterne gefunden, in denen sich Gesteinsplaneten bilden. Kate Su von der University of Arizona leitete das Team, das den Transit der Trümmerwolke um HD 166191 beobachtete – den ersten Transit dieser Art, der jemals gefunden wurde.

In der Erwartung, Beweise für eine dieser Kollisionen um den Stern zu sehen, nutzte das Team das Weltraumteleskop Spitzer, um zwischen 2015 und 2019 mehr als 100 Beobachtungen des Systems durchzuführen. Die Objekte sind zwar zu klein und zu weit entfernt, um sie mit dem Teleskop aufzulösen, aber ihre Zusammenstöße erzeugen große Mengen an Staub, der nachweisbar ist. Infrarotlicht, das Spitzer aufspürte, ist ein idealer Bereich für die Erkennung von Staub, einschließlich der Trümmer, die bei Kollisionen von Protoplaneten entstehen.

Mitte 2018 beobachtete das Weltraumteleskop, dass das System HD 166191 deutlich heller wurde, was auf eine Zunahme der Trümmerproduktion hindeutet. Zu dieser Zeit entdeckte Spitzer auch eine Trümmerwolke, die das Licht des Sterns blockierte. Durch die Kombination von Spitzers Beobachtung des Transits mit Beobachtungen von Teleskopen am Boden konnte das Team die Größe und Form der Trümmerwolke ableiten.


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Die Studienarbeit deutet darauf hin, dass die Wolke sehr langgestreckt war, mit einer geschätzten Mindestfläche, die dreimal so groß war wie die des Sterns. Das Ausmaß der Infrarotaufhellung, die Spitzer maß, deutet jedoch darauf hin, dass nur ein kleiner Teil der Wolke vor dem Stern vorbeizog und dass die Trümmer dieses Ereignisses eine Fläche bedeckten, die hundertmal größer war als die des Sterns.

Um eine so große Wolke zu erzeugen, müssen die Objekte bei der Hauptkollision die Größe von Zwergplaneten gehabt haben, wie Vesta in unserem Sonnensystem – ein 530 Kilometer breiter Asteroid im Hauptasteroidengürtel zwischen Mars und Jupiter. Im Jahr 2019 war die Wolke, die vor HD 166191 vorbeizog, nicht mehr sichtbar, aber das System enthielt doppelt so viel Staub wie vor der Entdeckung der Wolke durch Spitzer. Ein deutschsprachiger Beitrag zum Thema ist bei den Kollegen von heise erschienen.

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