Am Computer haben Leinhardt und ihre Kollegen nun nachgesehen, was im Laufe der Zeit mit diesen Planetesimalen passiert und was aus ihnen entsteht. Das hier zum Beispiel:
Dieses Bild zeigt die am Ende der Simulation entstandenen jungen Planeten. Sie sind mit ihrem jeweiligen Abstand vom Stern aufgereiht (der auf der x-Achse in Astronomischen Einheiten angegeben ist). Die beiden Reihen entsprechen zwei leicht unterschiedlichen Computermodellen für das Verhalten der Planetesimale bei Kollisionen. Jeder Planet ist als Tortengrafik gezeichnet, in der angegeben ist, wie viel Material aus welchem Bereich des ursprünglichen Rings zu seiner Entstehung beigetragen hat, was durch die Farbe gekennzeichnet ist. Logischerweise enthalten sternnahe Planeten hauptsächlich ursprünglich sternnahes Material und sternferne Planeten sternfernes Material. Aber es kommt durchaus aus zu Mischungen, besonders im Bereich dazwischen, also der Region, in der sich um einen sonnenähnlichen Stern auch die sogenannte habitable Zone befindet (die Region, in der es nicht zu heiß und nicht zu kalt für die Entstehung von Leben ist). Wenn Material aus unterschiedlichen Regionen der Scheibe miteinander kollidiert hat das auch sehr spezielle Auswirkungen auf die Produktion von Staub. Die Geschwindigkeit der Planetesimale ändert sich, je nachdem ob sie den Stern nah oder fern umkreisen und auch ihre Menge hängt vom Abstand ab.
Welche unterschiedlichen Kollisionsarten bei der Entstehung der Planeten eine Rolle spielen, zeigt diese Grafik:
Man sieht hier auf der x-Achse die simulierte Zeit die während den Kollisionen vergangen ist (insgesamt 400.000 Jahre). Für jedes Zeitintervall gibt ein Balkendiagramm an, welche Kollisionsarten wie oft vorgekommen sind, was durch die Farben gekennzeichnet ist. Schwarze Balken bedeuten zum Beispiel eine komplette Verschmelzung der beiden kollidierenden Planetesimale. Dunkelblau sind Kollisionen, bei denen es nur zu einer teilweisen Verschmelzung kam und hellblaue Balken geben Zusammenstöße an, bei denen ein Objekt wesentlich schneller unterwegs war als das andere und bei der Kollision intakt blieb während das andere Objekt zerstört wurde. Grüne, gelbe oder rote Balken zeigen noch heftigere Kollisionen bei denen noch mehr Staub entsteht. Die weiße Linie, die sich durch das Diagramm zieht zeigt an, wie viele Kollisionen es insgesamt gab.
Man sieht recht deutlich, dass die Kollisionen im Laufe der Zeit schnell abnehmen. Aber das ist auch logisch: Je mehr Material vorhanden ist, desto mehr Kollisionen gibt es und je mehr Kollisionen es gibt, desto schneller verschwinden die Planetesimale die kollidieren können und werden zu größeren Planeten. Man sieht aber auch, dass die Zahl der perfekten Verschmelzungen im Laufe der Zeit sinkt während die stark staubproduzierenden heftigen Kollisionen gegen Ende der Simulation zunehmen.
Leinhardt und ihre Kollegen waren aber ja eigentlich nicht so sehr an den großen Endprodukten der Planetenentstehung interessiert, sondern an dem, was dabei übrig bleibt: Dem Staub. Und haben daher auch genau beobachtet, wo und wie sich die ganzen Trümmer der Kollisionen auf- und verhalten. Aus diesen Daten haben sie ein entsprechendes Modell erstellt, das zeigt wie viel Staub sich während der Entstehung der Planeten in einem bestimmten Abstand vom Stern befinden muss. Aber das ist nur der erste Schritt, denn man muss nun auch noch berechnen, auf welche Art dieser Staub Licht des Sterns absorbiert, abstrahlt oder reflektiert, denn das ist es ja, was man am Ende beobachten kann. So sehen die Resultate aus:
Die oberste Reihe des Diagramms zeigt die Dichteverteilung der Planetesimale zu verschiedenen Zeitpunkten während der simulierten Planetenentstehung. Man sieht schön, wie die Scheibe im Laufe der Zeit (also von links nach rechts) immer “klumpiger” wird, da sich aus den vielen kleinen Planetesimalen am Anfang der Simulation wenige große Planeten am Ende bilden. In der zweiten Reihe ist die Dichteverteilung des bei diesem Prozess entstehenden Staubs abgebildet. Und die dritte Reihe zeigt schließlich genau das, was ein Teleskop wie ALMA beobachten könnte, würde es auf in dieser Art verteilten Staub blicken.
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