Das James-Webb-Weltraumteleskop (JWST) hat bedeutende Fortschritte bei der Beantwortung grundlegender Fragen in der Kosmologie gemacht, insbesondere in Bezug auf die Bildung von Planeten im frühen Universum. Jüngste Beobachtungen haben Einblicke in eine verwirrende Entdeckung gegeben, die das Hubble-Weltraumteleskop (HST) 2003 gemacht hat, als es einen massiven Planeten entdeckte, der einen Stern umkreist, der nur 1 Milliarde Jahre nach dem Urknall existierte. Diese Entdeckung widersprach den etablierten Modellen der Planetenbildung, die besagen, dass frühe Sterne nicht über genügend schwere Elemente verfügten, die für die Planetenbildung notwendig sind.
Unter der Leitung von Guido De Marchi vom Europäischen Zentrum für Forschung und Technologie im Weltraum (ESTEC) nutzte ein internationales Team von Wissenschaftlern das JWST, um Sterne im Kleinen Magellanschen Nebel (LMC) zu untersuchen. Ihre Forschung, die am 16. Dezember im The Astrophysical Journal veröffentlicht wurde, zeigt, dass die protoplanetaren Scheiben um diese Sterne eine längere Lebensdauer haben als zuvor angenommen, was möglicherweise die Bildung von Planeten in Umgebungen mit weniger schweren Elementen ermöglicht.
Nach den aktuellen kosmologischen Modellen bildeten sich die ersten Sterne, bekannt als Population-III-Sterne, vor etwa 13,7 Milliarden Jahren. Diese Sterne, die hauptsächlich aus Wasserstoff und Helium bestehen, explodierten in Supernovae und verstreuten schwerere Elemente, die später zur Bildung nachfolgender Sterngenerationen und planetarischer Systeme beitrugen. Die Entdeckung von Hubble eines massiven Planeten—2,5-mal so schwer wie Jupiter—um einen alten Stern warf Fragen über den Zeitrahmen und die Bedingungen auf, die für die Planetenbildung erforderlich sind.
Elena Sabbi, Chefwissenschaftlerin am Gemini-Observatorium, stellte fest, dass bestehende Modelle voraussagten, dass protoplanetare Scheiben in solchen Umgebungen schnell dissipieren sollten, was das Wachstum von Planeten verhinderte. Die JWST-Beobachtungen des Sternhaufens NGC 346 zeigten jedoch, dass viele junge Sterne im Alter von 20 bis 30 Millionen Jahren immer noch protoplanetare Scheiben besitzen, was frühere Annahmen in Frage stellte.
De Marchi betonte die Bedeutung dieser Erkenntnisse und erklärte, dass sie die umstrittenen Beobachtungen von Hubble bestätigen und lang akzeptierte Modelle der Planetenbildung in Frage stellen. Das Team schlug zwei Mechanismen vor, um die Langlebigkeit dieser Scheiben zu erklären: Einerseits könnte der Strahlungsdruck von Sternen in Umgebungen mit weniger schweren Elementen weniger wirksam sein, während andererseits Sterne, die aus größeren Gaswolken entstehen, möglicherweise massivere Scheiben erzeugen, die länger brauchen, um sich aufzulösen.
Während das JWST weiterhin bahnbrechende Erkenntnisse liefert, unterstreichen diese Entdeckungen die Notwendigkeit, unser Verständnis der Planetenbildung und der Evolution des Universums zu überdenken. Die Fähigkeit des Teleskops, die Entdeckungen von Hubble zu bestätigen und zu erweitern, verändert astronomische Theorien und ebnet den Weg für zukünftige Forschungen.