Das James-Webb-Teleskop hat soeben die Spuren von Kollisionen beobachtet, die ganze Gesteinswelten zu Staub zermahlen können.
Um einige junge Sterne herum haben Astronomen deutlich mehr warmen Staub entdeckt als erwartet. Diese Materie bildet sternnahe Trümmerscheiben in einer Region, die mit jener vergleichbar ist, in der sich die Gesteinsplaneten unseres Sonnensystems befinden. Ihr Ursprung ließ sich bislang nur schwer genau bestimmen.
Ein Team hat das James-Webb-Weltraumteleskop eingesetzt, um 21 dieser als extrem eingestuften Systeme zu untersuchen. Sein MIRI-Instrument beobachtet im mittleren Infrarot, einem Wellenlängenbereich, der sich besonders gut zur Analyse warmen Staubs eignet. Das gewonnene Spektrum zeigt, welche Mineralien in den Trümmern vorhanden sind.
Mehrere Scheiben enthalten Siliziumdioxid und andere durch sehr hohe Temperaturen umgewandelte Materialien. Solche Signaturen können auftreten, wenn eine Kollision zwischen großen Gesteinskörpern genug Energie freisetzt, um einen Teil ihrer Materie zu schmelzen oder zu verdampfen. Anschließend kühlen die Fragmente in Form von Staub und winzigen Körnern ab.
Diese Einschläge sind von einer kaum vorstellbaren Gewalt. Sie ereignen sich in den letzten Phasen der Entstehung eines Planetensystems, wenn Planetembryonen noch instabile Umlaufbahnen teilen. Einige prallen schließlich mit mehreren Kilometern pro Sekunde aufeinander.
Unser eigenes Sonnensystem dürfte eine solche Art von Ereignis erlebt haben. Das vorherrschende Szenario für die Entstehung unseres Mondes geht im Übrigen von einer Kollision zwischen der jungen Erde und einem anderen großen Körper vor etwa 4,5 Milliarden Jahren aus. Die von Webb beobachteten Systeme ermöglichen somit Einblicke in Phänomene, die wahrscheinlich die Gesteinsplaneten um die Sonne geprägt haben.
Allerdings weisen nicht alle Scheiben dieselbe Zusammensetzung auf. Diese Vielfalt deutet darauf hin, dass Kollisionen Körper aus unterschiedlichen Materialien treffen oder mit unterschiedlicher Energie stattfinden können. Einige Staubpartikel könnten von Gesteinsoberflächen stammen, andere aus tieferen Schichten, die durch den Einschlag freigelegt wurden.
Astronomen können diese Systeme außerdem im Laufe der Zeit verfolgen. Die Staubmenge verändert sich nach einer Kollision: Die Körner verteilen sich, werden zerstört oder fallen auf andere Körper zurück. Wiederholte Beobachtungen werden daher ermöglichen, die Häufigkeit der Einschläge und die Dauer abzuschätzen, während der ihre Spuren sichtbar bleiben.
Die Forscher wollen diese mineralischen Signaturen nun mit dem Alter der Sterne und der Architektur ihrer Planetensysteme in Verbindung bringen. So können sie bestimmen, zu welchem Zeitpunkt gigantische Kollisionen am häufigsten sind, und die chaotische Phase besser rekonstruieren, in der erdähnliche Planeten ihre Entstehung abschließen.