Heftige Kollisionen in jungem Sternsystem: Hubble nimmt statistisch extrem unwahrscheinlichen Zusammenstoß auf

Hubble hat beeindruckende Aufnahmen von einer gewaltigen Kollision in einer Trümmerscheibe um den jungen Stern Fomalhaut gemacht. In solchen Trümmerscheiben ballen sich für gewöhnlich Staub und Gesteinsbrocken zu Planeten zusammen. Außergewöhnlich ist, dass es nicht der erste dokumentierte Zusammenstoß um Fomalhaut ist.

Die künstlerische Darstellung zeigt die Kollision zweier Planetesimale im jungen, sich entwickelnden Planetensystem Fomalhaut. Während solcher Kollisionen können beide Objekte zerstört und in kleine Brocken zersprengt werden. Bild: Thomas Müller/HdA/MPIA

Inmitten eines gerade entstehenden, jungen Planetensystems haben Astronomen gewaltige Zerstörung beobachtet. Hochauflösende Aufnahmen des Hubble-Weltraumteleskops zeigen zwei riesige Staubwolken, die durch Kollisionen kilometergroßer Himmelskörper im Sternsystem um Fomalhaut entstanden sind.

Planeten entstehen in sogenannten Trümmerschreiben, die um einen jungen Stern herum kreisen. Wenn sich Gas und Geröll zusammenballen, entstehen Planetesimale, eine Vorstufe von Planeten.

Die Beobachtungen wirken wie ein Blick in die Vergangenheit. Denn solche Zusammenstöße stellen wichtige Vorgänge bei der Planetenentstehung dar, die sich so oder so ähnlich auch im frühen Sonnensystem abgespielt haben dürften, also lange bevor Erde und Mond ihre heutige Gestalt annahmen.

Fomalhaut liegt nur 25 Lichtjahre von der Erde entfernt und zählt zu den hellsten Sternen am Nachthimmel. Er befindet sich im Sternbild Südlicher Fisch und ist deutlich jünger, massereicher und leuchtkräftiger als unsere Sonne. Umgeben ist er von mehreren ausgedehnten Staub- und Trümmerringen, in denen reger kosmischer Verkehr herrscht.

Sternsystem bereits bekannt

Ein internationales Team unter Beteiligung des Max-Planck-Instituts für Astronomie hat die Region nun erneut untersucht. Dabei stießen die Forschenden auf zwei auffällige Lichtpunkte, die sich später als expandierende Staubwolken entpuppten – Überreste katastrophaler Zusammenstöße großer Gesteinskörper.

„Zum ersten Mal habe ich gesehen, wie ein Lichtpunkt aus dem Nichts in einem extrasolaren Planetensystem auftaucht. Wir schließen daraus, dass wir Zeugen einer gewaltigen Kollision zwischen zwei massereichen Objekten und die Entstehung einer riesigen Trümmerwolke wurden.“

– Paul Kalas, University of California in Berkeley

Bereits 2008 sorgte Fomalhaut für Aufsehen, als dort ein vermeintlicher Exoplanet im sichtbaren Licht entdeckt wurde. Das Objekt mit der Bezeichnung Fomalhaut b stellte sich später als Staubwolke heraus, entstanden durch den Zusammenstoß zweier Planetesimale. Die Wolke trägt heute den Namen cs1.

Das zusammengesetzte Bild des Hubble-Weltraumteleskops zeigt den Trümmerring und die Staubwolken cs1 und cs2 um den Stern Fomalhaut. Zum Vergleich ist die 2012 aufgenommene Staubwolke cs1 zusammen mit der 2023 aufgenommenen Staubwolke cs2 abgebildet. Bild: NASA/ESA/Paul Kalas

In neueren Daten fanden die Forschenden nun ein zweites, sehr ähnliches Objekt. Es erhielt die Bezeichnung cs2 und liegt in unmittelbarer Nähe von cs1 am inneren Rand des äußeren Staubrings. Die räumliche Nähe wirft Fragen auf, denn zufällige Kollisionen sollten eigentlich an unterschiedlichen Orten auftreten.

Statistisch höchst unwahrscheinlich

Auch die Häufigkeit der beobachteten Ereignisse überrascht. Theoretische Modelle gehen davon aus, dass solche Zusammenstöße nur etwa einmal in 100.000 Jahren sichtbar werden. Innerhalb von nur zwei Jahrzehnten gleich zwei solcher Ereignisse zu beobachten, ist statistisch sehr unwahrscheinlich. Die Nähe zur Erde dürfte jedoch eine Rolle gespielt haben.

„Es könnten Hunderte solcher Kollisionen stattgefunden haben, die unbemerkt blieben. Nur diese beiden waren hell genug, um mit Hubble sichtbar zu werden.“

– Bin Ren, Max-Planck-Institut für Astronomie

Aus den Beobachtungen lassen sich Rückschlüsse auf Größe und Anzahl der beteiligten Objekte ziehen. Die zerstörten Planetesimale dürften rund 30 Kilometer groß gewesen sein. In Fomalhauts Trümmerringen könnten insgesamt etwa 300 Millionen solcher Körper existieren.

Die Entdeckungen sind auch eine Mahnung für die Exoplanetenforschung. Staubwolken wie cs1 und cs2 reflektieren Sternenlicht ähnlich wie Planeten und können leicht verwechselt werden. „Das ist eine Warnung für zukünftige Missionen“, kommentiert Paul Kalas von der University of California in Berkeley.

In den kommenden Jahren wollen die Forschenden cs2 weiter beobachten, auch mit dem James-Webb-Weltraumteleskop. Dessen Infrarotinstrumente sollen Aufschluss über Größe, Zusammensetzung und mögliche Eisanteile der Staubpartikel geben – und damit unser Verständnis von entstehenden Planetensystemen verbessern.

Quellenhinweis:

P. Kalas et al. (2025): A second planetesimal collision in the Fomalhaut system. Science.