Extrasolare Brocken: Astronomen haben erstmals die Exokometen-Gürtel von 74 nahen Sternen abgebildet und vergleichend untersucht. Die Aufnahmen enthüllen eine erstaunliche Vielfalt in Form, Größe und Dichte dieser Ansammlungen eisiger Kometen und ihrer Bruchstücke. Einige dieser Exokometen-Gürtel sind schmale Ringe ähnlich unserem Kuipergürtel, andere ähneln eher einer breiten Scheibe. Doch die Astronomen entdeckten auch einige Gesetzmäßigkeiten – und ungeklärte Phänomene.
Kometen sind ein faszinierendes Himmelsschauspiel, aber auch ein fester Bestandteil unseres Sonnensystems. Die eisigen Brocken stammen teils aus dem jenseits des Neptun beginnenden Kuipergürtel, teils aus der noch weiter außen gelegenen Oortschen Wolke. Auch um fremde Sterne haben Astronomen bereits Kometen und Gürtel aus Staub und Eis nachgewiesen.
Doch wie häufig solche Exokometen-Gürtel vorkommen und ob sie den Kometenreservoiren in unserem Sonnensystem ähneln, war unklar.
Mit Radioteleskopen auf Exokometenjagd
Jetzt schafft die bisher umfangreichste Suche nach Exokometen um nahe Sterne mehr Klarheit. Astronomen um Luca Matrà vom Trinity College Dublin haben dafür zwei leistungsstarke Radioteleskop-Verbunde genutzt, das Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) in Chile und das Submillimeter Array (SMA) auf Hawaii. Im Rahmen der REASONS-Studie (REsolved ALMA and SMA Observations of Nearby Stars) haben sie mit diesen Teleskopen Sterne im Umkreis von knapp 500 Lichtjahren untersucht.
Das Ergebnis: Bei 74 sonnennahen Sternen wurden die Astronomen fündig. Die Aufnahmen enthüllten Gürtel aus eisigen Brocken, die typischerweise in weitem Abstand von Dutzenden bis Hunderten Astronomischen Einheiten um ihren Stern kreisen. „Die meisten Exokometen sind große Brocken aus Gestein und Eis, die mindestens einen Kilometer groß sind“, erklärt Matrà. „Aber wenn sie kollidieren, erzeugen sie kleinere Bröckchen, die wir mit unseren Radioteleskopen nachweisen können.“
Aufnahmen enthüllen „bemerkenswerte Vielfalt“
Die neuen Aufnahmen ermöglichen es erstmals, die Form, Größe und Dichte der extrasolaren Kometengürtel direkt zu vergleichen. „Die Bilder enthüllen eine bemerkenswerte Vielfalt in der Struktur dieser Gürtel“, berichtet Koautor Sebastian Marino von der University of Exeter. „Einige sind schmale Ringe ähnlich dem Kuipergürtel in unserem eigenen Sonnensystem. Aber weitaus mehr Exokometen-Gürtel sind breiter und ähneln eher Scheiben als schmalen Ringen.“
Einige Sterne sind von mehreren Kometenringen umgeben, darunter auch das 25 Lichtjahre entfernte Dreifachsystem Fomalhaut. Bei anderen Sternen sind die Kometengürtel dagegen exzentrisch, unterbrochen oder stark gegen den Äquator ihres Sterns geneigt. Dies könnte ein Hinweis darauf sein, dass sich in diesen Kometengürteln noch unentdeckte Monde oder Planeten verbergen, wie die Astronomen erklären.
Gesetzmäßigkeiten und offene Fragen
Die Aufnahmen enthüllen aber auch einige Gemeinsamkeiten und Trends der Exokometen-Gürtel. „Sie bestätigten beispielsweise, dass die Zahl der Bröckchen bei älteren Sternen und Planetensystemen abnimmt“, berichtet Matrà. Dieser Schwund hängt damit zusammen, dass anfangs noch viele große Exokometen vorhanden sind, die dann durch Kollisionen in immer kleinere Fragmente zerfallen. Diese kleinen Trümmerbröckchen gehen dann im Laufe der Zeit aus dem Gürtel verloren.
Die Astronomen stellten zudem fest, dass dieser Massenschwund bei näher an ihrem Stern liegenden Exokometen-Gürteln schneller abläuft als bei weiter entfernten. Interessanterweise gibt es um die nahen Sterne aber so gut wie keine Kometengürtel in ähnlicher Sternentfernung wie unser Kuipergürtel oder noch näher. Warum, darüber können auch Matrà und sein Team nur spekulieren. Sie hoffen aber, dass weitere Untersuchungen mit dem James-Webb-Teleskop oder dem im Bau befindlichen Extremely Large Telescope in Chile mehr Aufschluss geben. (Astronomy and Astrophysics, 2025; doi: 10.1051/0004-6361/202451397)
Quelle: Trinity College Dublin
