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Entstehungsdauer des Sonnensystems Unser Sonnensystem war eine Blitzgeburt

Redakteur: Christian Lüttmann

Unser Sonnensystem hat sich vermutlich in kürzerer Zeit gebildet als üblich. Zu dieser Annahme kommt ein internationales Forscherteam, das Einschlüsse aus Meteoriten analysiert hat. Die Daten lege nahe, dass das Sonnensystem etwa fünf bis zehnmal schneller entstand, als man es aus anderen, jüngeren Sternsystemen kennt.

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Künstlerische Darstellung eines jungen Sterns, der von einer protoplanetaren Scheibe umgeben ist, in der sich Planeten bilden.
Künstlerische Darstellung eines jungen Sterns, der von einer protoplanetaren Scheibe umgeben ist, in der sich Planeten bilden.
(Bild: Burning lithium inside a star (artist's impression) / Burning lithium inside a star (artist's impression) / ESO/L. Calçada / CC BY 4.0 / CC BY 4.0)

Münster – Bevor es die Erde, die Sonne und den Rest unseres Sonnensystems gab, war dort nur Gas und Staub. Dies ist das Material, aus dem die acht Planeten und unser Zentralgestirn entstanden sind. Bis solch ein Prozess abgeschlossen ist, braucht es Zeit: Astronomische Beobachtungen junger Sternobjekte legen heute nahe, dass es rund ein bis zwei Millionen Jahre dauert, bis eine solche Gas- und Staubwolke zu einem Stern kollabiert und sich dadurch ein Sternsystem bildet.

Ein internationales Forscherteam unter Federführung von Planetologen der Westfälischen Wilhelms-Universität Münster (WWU) hat nun die Entstehung unseres 4,5 Milliarden Jahre alten Sonnensystems untersucht und dabei Hinweise gefunden, dass es – für astronomische Verhältnisse – eine blitzschnelle Entwicklung durchgemacht hat.

Astronomische Geschichte, verborgen in Meteoriten

Die Geschichte des Sonnensystems ist in Meteoriten konserviert. Dort finden sich mikrometer- bis zentimetergroßen Einschlüsse – die ersten Festkörper, die in unserer galaktischen Umgebung entstanden sind. Diese so genannten „kalzium- und aluminiumreichen Einschlüsse“ (CAIs) sind für Wissenschaftler die stillen Zeugen der Entstehung des Sonnensystems.

Die Analyse solcher Einschlüsse zeigte, dass sich die meisten der CAIs bildeten vor 4,567 Milliarden Jahren bildeten, und zwar über einen Zeitraum von etwa 40.000 bis 200.000 Jahren – für derartige Prozesse erstaunlich schnell. „Da die beobachtete Zeitspanne der Bildung von Sternsystemen von rund ein bis zwei Millionen Jahren viel länger ist als die Zeit, in der sich die CAIs bildeten, warf dies die Frage auf, welche astronomische Phase in der Entstehung des Sonnensystems durch die Bildung der CAIs erfasst wird. Und letztlich wie schnell das Sonnensystem entstanden ist“, sagt Kosmochemiker Dr. Gregory Brennecka vom Lawrence Livermore National Laboratory in Kalifornien.

Kurze Entstehung – langes Leben

Die aktuelle Studie zeigt, dass die Mehrheit des Materials, aus der sich die Sonne und das Sonnensystem bildeten, schnell akkumulierte. Gleichzeitig bildeten sich die ältesten datierten Festkörper – dieser Entstehungsprozess dauerte den Forschern zufolge tatsächlich weniger als 200.000 Jahre. Gegenüber den 4,5 Milliarden Jahren, die das Sonnensystem existiert, ist dies eine verhältnismäßig kurze Zeit.

Wie kurz die Entstehungsphase ist, zeigt sich durch einen Vergleich: Stellt man sich das 4,5 Milliarden Jahre alte Sonnensystem als 70-jährigen Menschen vor, so wäre dieser, statt in neun Monaten Schwangerschaft, in nur 12 Stunden entstanden. Dabei hat unsere Sonne Schätzungen zufolge noch ihr halbes Leben vor sich und wird vermutlich mindestens weitere fünf Milliarden Jahre lang brennen. Die Entstehung der Sonne und des Sonnensystems war mit ihren 200.000 Jahren – interstellar betrachtet – somit ein ungewöhnlich schneller Prozess.

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Wie man die Geburt der Sonne datiert

Um der Geburtsstunde unseres Sonnensystems auf die Spur zu kommen, untersuchten Forscher der Westfälischen Wilhelms-Universität Münster (WWU) primitive Meteoriten, die im äußeren Sonnensystem entstanden sind und Material aus dieser Zeit enthalten. Das Forscherteam ermittelte die Molybdän-Isotopen- und Spurenelement-Zusammensetzungen verschiedener kalzium- und aluminiumreicher Einschlüsse in den Meteoriten. „Die unterschiedlichen Molybdän-Isotopen-Zusammensetzungen der CAIs decken im Wesentlichen die gesamte Bandbreite des Materials der protoplanetaren Scheibe ab, also der Scheibe aus Gas und Staub, aus der die Planeten entstanden sind“, sagt Prof. Dr. Thorsten Kleine vom Institut für Planetologie. „CAIs zeichnen demnach möglicherweise die gesamte Geschichte des Kollaps von der Molekülwolke bis zur Entstehung der Sonne auf.“ Da die Wissenschaftler wissen, wann sich die CAIs bildeten und wie lange das dauerte, können sie darüber den Zeitraum für die Entstehung der Sonne datieren.

Originalpublkation: Gregory A. Brennecka, Christoph Burkhardt, Gerrit Budde, Thomas S. Kruijer, Francis Nimmo, Thorsten Kleine Astronomical context of Solar System formation from molybdenum isotopes in meteorite inclusions, Science, 13 Nov 2020: Vol. 370, Issue 6518, pp. 837-840, DOI: 10.1126/science.aaz8482

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