Posted in: Sonnensystem 25. Juli 2011 14:59 0 Kommentare Weiter lesen →

Lichtquirl im jungen Sonnensystem

Mikroskopaufnahme zeigt zwei kaulquappenförmige Einschlagspuren in einem transparenten Medium Auf vielen Fensterbänken setzen sich dekorative Lichtmühlen in Bewegung, sobald sie von der Sonne beschienen werden. Ein ganz ähnlicher Effekt hat vielleicht auch die Zusammensetzung des Sonnensystems beeinflusst, zeigen Modellrechnungen französischer und deutscher Forscher. Indem sich Mineralpartikel in der Nähe der jungen Sonne ungleichmäßig erwärmten, könnten sie in die frostigen Gefilde jenseits der Planeten gedrückt worden sein – und damit in die Entstehungsregion der Kometen.

Zwei Staubkörnchen sind im Aerogel-Sammler der Sonde Stardust eingeschlagen. Bild: NASA/JPL-Caltech/University of Washington

Auf diese Weise könnten bei hohen Temperaturen erstarrte Mineralien in das Baumaterial für die eisigen Kometen gelangt sein, folgern die Forscher um Olivier Mousis vom Observatoire de Besançon und Gerhard Wurm von der Universität Duisburg-Essen. Ihre Resultate stellen sie im Fachblatt “Astronomy and Astrophysics” vor.

Kometen gelten als Objekte aus Staub und Eis, die in den Außenbezirken des Sonnensystem entstanden sind und niemals höhere Temperaturen erfahren haben. Umso verblüffender war die Entdeckung von kristallinen Silikatkörnchen und ähnlichen Einschlüssen in Staubproben, die die Sonde Stardust bei dem Kometen Wild 2 gesammelt und dann zur Erde gebracht hatte. Gemessen an ihrer Struktur und ihrem Isotopenmuster, haben sich die mineralischen Einschlüsse in Sonnennähe bei Temperaturen um 1.000 Grad Celsius gebildet.

Mousis, Wurm und Kollegen überprüften nun die Hypothese, der zufolge die Mineralkörnchen per Gasantrieb aus dem inneren Sonnensystem gedrückt wurden. Die sonnenzugewandte Seite der Partikel erwärmt sich demnach stärker als die sonnenabgewandte. Mit dieser Seite kollidierende Gasteilchen prallen mit etwas zusätzlichem Impuls wieder ab und bewirken einen leichten Netto-Rückstoß. Dieser als Photophorese bezeichnete Effekt setzt auch die Lichtmühle in Bewegung, indem sich die tiefschwarze Seite der Flügelräder stärker erwärmt als die spiegelnde Seite.

Die Forscher testeten die Hypothese mit mehreren Modellen, die von einer unterschiedlich dichten und langlebigen Gasscheibe um die junge Sonne ausgingen. Es zeigte sich, dass Silikatpartikel mit Durchmessern im Zentimeterbereich mithilfe der Photophorese binnen weniger Hunderttausend Jahre den Bereich jenseits der Umlaufbahn des Neptun erreichen können. Teilchen mit Durchmessern von weniger als einem Millimeter kommen sogar noch weiter, benötigen dafür aber mehr Zeit und somit eine langlebigere Gasscheibe. In jedem Fall konnten Hochtemperatur-Mineralien aus dem inneren Sonnensystem in die wachsenden Kometen eingeschlossen oder zumindest daran angelagert werden, folgern die Forscher.

Forschung: Audrey Moudens, Olivier Mousis und J.-M. Petit, Institut de Physique de Rennes, CNRS/Université de Rennes 1, Rennes, und Institut UTINAM, CNRS/Observatoire de Besançon, Besançon; Gerhard Wurm, Fakultät Physik, Universität Duisburg-Essen, Duisburg; und andere

Veröffentlichung Astronomy and Astrophysics, Vol. 531, A106, DOI 10.1051/0004-6361/201116476; Preprint arXiv:1105.6259

WWW:
Astrochimie Expérimentale, Rennes
Institut UTINAM, CNRS/Observatoire de Besançon
Experimentelle Astrophysik, Universität Duisburg-Essen
Comets
Lichtmühle

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