Das äußere Sonnensystem beherbergt eine besondere Population von Objekten: kilometergroße Überreste aus seiner frühen Geschichte, die Erdnüssen oder lose zusammengebauten Schneemännern ähneln. Diese seltsam geformten „Planetesimale“, die im Kuipergürtel jenseits von Neptun häufig vorkommen, haben Astronomen lange Zeit vor ein Rätsel gestellt. Neue Forschungsergebnisse deuten darauf hin, dass sie nicht aus kollidierenden Kugeln entstanden sind, sondern direkt aus kollabierenden Staub- und Eiswolken zusammengewachsen sind. Diese Entdeckung bietet ein tieferes Verständnis dafür, wie Planeten – einschließlich der Erde – entstanden sind.
Das Geheimnis der erdnussförmigen Objekte
Die vorherrschende Theorie ging jahrelang davon aus, dass sich diese „Kontakt-Doppelsterne“ bildeten, wenn zwei separate Eiskörper spiralförmig ineinander verschmolzen und schließlich nach einem flüchtigen Aufprall verschmolzen. Simulationen zeigten jedoch, dass dieser Prozess zu langsam gewesen wäre, um die schiere Anzahl dieser beobachteten Objekte zu berücksichtigen. Die neueste Studie, die in den Monthly Notices of the Royal Astronomical Society veröffentlicht wurde, bietet eine neue Erklärung: Diese Objekte entstanden gemeinsam, direkt durch den gravitativen Kollaps dichter Staubwolken im frühen Sonnensystem.
Wie die Simulationen funktionieren
Forscher der Michigan State University simulierten mithilfe leistungsstarker Computer den Kollaps virtueller Staubwolken, zerlegten sie in winzige Stücke und modellierten ihre Wechselwirkungen. Ungefähr 4 % dieser Simulationen führten zur Bildung von Kontaktbinärsystemen – ein geringerer Prozentsatz als im Kuipergürtel beobachtet, aber immer noch das erste Mal, dass solche Objekte direkt aus dem Zusammenbruch einer einzelnen Wolke entstanden sind.
Die wichtigste Erkenntnis ist, dass das frühe Sonnensystem nicht nur eine flache Scheibe war. Dichtere Kieselsteinschwärme innerhalb dieser Scheibe kollabierten ebenfalls unter der Schwerkraft und bildeten diese Planetesimale. Der Kuipergürtel, im Wesentlichen eine eingefrorene Momentaufnahme dieser frühen Entstehungsperiode, bewahrt diese Objekte in einem Zustand, in dem sie selten kollidieren und zu größeren Körpern verschmelzen.
Warum das wichtig ist
Das Verständnis, wie diese erdnussförmigen Objekte entstanden sind, wirft Licht auf die grundlegenden Prozesse der Planetenentstehung. Das frühe Sonnensystem war chaotisch, mit unzähligen Staub- und Eisschwärmen, die aufgrund ihrer eigenen Schwerkraft zusammenbrachen. Der Kuipergürtel, eine relativ unberührte Region, bewahrt diese frühen Bausteine. Durch ihre Untersuchung gewinnen Astronomen Erkenntnisse darüber, wie sich die Erde und andere Planeten vor Milliarden von Jahren aus denselben Rohstoffen zusammensetzten.
Verbleibende Fragen
Die neuen Simulationen sind zwar vielversprechend, aber nicht perfekt. Einige Modelle haben Schwierigkeiten, den schmalen „Hals“ zu reproduzieren, der in Arrokoth, dem am besten untersuchten Beispiel dieser Objekte, zu sehen ist. Die Simulationen neigen auch dazu, sich schneller drehende Binärdateien zu erzeugen als beobachtet. Darüber hinaus erkennen Wissenschaftler an, dass die beobachtete Prävalenz dieser Formen im Kuipergürtel höher ist als aktuelle Simulationen vermuten lassen, was darauf hindeutet, dass eine weitere Verfeinerung erforderlich ist.
Letztendlich stellen diese Erkenntnisse einen bedeutenden Fortschritt bei der Aufklärung der Geheimnisse um die Entstehung unseres Sonnensystems dar. Durch die Kombination theoretischer Modelle mit Beobachtungsdaten setzen Astronomen langsam die Geschichte zusammen, wie Planeten – und ihre besonderen Bausteine – entstanden sind.
