In etwa 525 Lichtjahren Entfernung, in der Taurus-Region, in der junge Sterne entstehen, befindet sich das Objekt IRAS 04302+2247. Diese Scheibe erscheint von der Seite betrachtet wie ein schmales, dunkles Band aus Gas und Staub. Diese besondere Ausrichtung ermöglicht es Forschern, ihre Dicke zu untersuchen und zu sehen, wie sich die für die Planetenentstehung essentiellen Staubkörner in Richtung Zentrum ansammeln. Die Scheibe erstreckt sich über 65 Milliarden Kilometer, weit über die Größe unseres Sonnensystems hinaus.
Ansicht der planetenbildenden Scheibe IRAS 04302+2247 durch Webb.
Bildnachweis: ESA/Webb, NASA & CSA, M. Villenave et al.
Im Gegensatz zu Aufsichten, die Ringe oder Spiralen zeigen, hebt diese seitliche Beobachtung die Dicke der Scheibe hervor, einen Schlüsselparameter zum Verständnis, wie effizient sich Staub zusammenballt und schließlich Planeten entstehen lässt. Um diese Bilder zu erhalten, kombinierten Astronomen Daten von Webbs Nahinfrarotkamera (NIRCam) und dem Mittelinfrarot-Instrument (MIRI), ergänzt durch optische Beobachtungen des Hubble-Weltraumteleskops. Diese Kombination von Wellenlängen ermöglicht es, die Größe und Verteilung der Staubkörner mit unübertroffener Präzision zu verfolgen.
Auf beiden Seiten der Scheibe erscheinen zwei Reflexionsnebel. Ihre symmetrische Form, die an Schmetterlingsflügel erinnert, entsteht durch das Licht des Zentralsterns, das vom umgebenden Gas und Staub reflektiert wird. Diese Strukturen sind direkte Zeugen des Materieaustauschs, der das Sternwachstum begleitet, mit Jets und Gasströmen, die in den Raum geschleudert werden.
Diese Arbeit ist Teil des Beobachtungsprogramms Webb GO #2562 unter der Leitung von F. Ménard und K. Stapelfeldt, das sich auf vier ähnliche Scheiben konzentriert. Das Ziel ist ein besseres Verständnis davon, wie sich Staub in den frühen Phasen der Planetenentstehung entwickelt und verändert. Diese Beobachtungen liefern wertvolle Hinweise auf das, was vor 4,5 Milliarden Jahren geschah, als die Sonne und die Planeten des Sonnensystems zu entstehen begannen.
Detail von IRAS 16594-4656, aufgenommen von Webb, zeigt eine helle Zentralregion, die von einer dunklen Staublinie durchzogen ist, mit symmetrischen Lappen aus leuchtendem Gas.
Bildnachweis: ESA/Webb, NASA & CSA, M. Villenave et al.
Protoplanetare Scheiben: Wiegen der Planeten
Eine protoplanetare Scheibe ist eine große Struktur aus Gas und Staub, die einen neu entstehenden Stern umgibt. Sie bildet sich, wenn Materie aus einer interstellaren Wolke unter der Wirkung der Schwerkraft kollabiert und sich zu einer rotierenden Scheibenform abflacht.
Im Inneren verklumpen die Staubkörner allmählich und bilden größere Körper, sogenannte Planetesimale, die Bausteine zukünftiger Planeten. Dieser Prozess, Akkretion genannt, hängt von vielen Faktoren ab, wie Temperatur, Materiedichte und Turbulenzen in der Scheibe.
Die Untersuchung von Objekten wie IRAS 04302 ermöglicht es Astronomen, verschiedene Scheiben zu vergleichen und zu identifizieren, was allen gemeinsam oder spezifisch für bestimmte Sterntypen ist. Webbs Infrarot-Instrumente sind besonders geeignet, da sie undurchsichtige Staubwolken durchdringen können, die im sichtbaren Licht undurchdringlich sind, und so sonst unsichtbare Details enthüllen.