Wenn Planeten um junge Sterne entstehen, dann geht es im wahrsten Sinne des Wortes rund. Um den Stern hat die Gravitation undurchsichtige Scheiben aus Materie akkumuliert. Hier wirbeln Gas und Staub umher, bis sich diese winzigen Partikel durch mächtige Kräfte zusammenballen und zunächst kleine, dann immer größere Klümpchen und Brocken entstehen wie in einem Soßenkochtopf, den man nicht schnell genug umrührt. Irgendwann sind in der Scheibe auf diese Art die Planeten entstanden – wahrscheinlich war es auch bei unserem Sonnensystem nicht anders.

Mit der Entstehung der Planeten werden auch die chemischen Voraussetzungen dort angelegt. Aber manches dazu ist bisher noch nicht geklärt. Doch nun sind Forscherinnen und Forscher einen Schritt weitergekommen. Erstmals konnten sie unterschiedliche Kohlenstoffisotope in der Gashülle eines Exoplaneten, also eines Planeten außerhalb unseres Sonnensystems, nachweisen. Wie das Max-Planck-Institut für Astronomie in Heidelberg mitteilte, stieß ein internationales Team um Ignas Snellen von der Universität Leiden in den Niederlanden bei einem rund 300 Lichtjahre entfernten Gasplaneten im Sternbild Fliege auf einen ungewöhnlich hohen Anteil von Kohlenstoff 13 in dessen Atmosphäre.

Der Gasriese mit der Bezeichnung TYC 8998-760-1 b, der erst vor zwei Jahren von einem Doktoranden entdeckt wurde, wird von den Forschern in der wissenschaftlichen Fachzeitschrift »Nature«  als eine Art Super-Jupiter beschrieben. Denn er hat etwa die 14-fache Masse unseres Jupiters, aber ist dabei nur annähernd doppelt so groß. Die Unterscheidung verschiedener Isotope in seiner Atmosphäre war möglich, weil die Strahlung in leicht unterschiedlichen Farben absorbiert wurde. Diese spektrografischen Analysen, die etwas über die chemische Zusammensetzung eines Planeten und seiner Atmosphäre verraten, haben die Wissenschaftler mit dem »Very Large Telescope« des Eso (European Southern Observatory) in Chile gemacht.

Laut den Messungen kommt das Kohlenstoffisotop 13 in der Hülle des fernen Gasriesen etwa doppelt so oft vor wie im Sonnensystem. Das Team schließt daraus, dass der Planet in viel größerer Entfernung zu seinem Mutterstern entstand. Er umkreist ihn in einem Abstand, der etwa der 150-fachen Entfernung der Erde zur Sonne entspricht.

Super-Jupiter hinter der CO-Schneelinie

Hier kommen die komplexen Prozesse bei der Planetenbildung ins Spiel: So gehen die Wissenschaftler davon aus, dass sich Kohlenstoff-13 dabei möglicherweise in Form von kohlenmonoxidhaltigem Eis anreicherte. Dieses friert allerdings erst ab einer bestimmten Entfernung aus den sogenannten protoplanetaren Staub- und Gasscheiben aus, die um junge Sterne kreisen und später deren Planetensysteme bilden.

Die Planeten des Sonnensystems entstanden dabei laut Studienautoren alle innerhalb dieser Grenze, die auch als CO-Schneelinie bekannt ist. Sie verläuft etwas außerhalb der Umlaufbahn unseres Neptuns. Dies könnte erklären, warum sie weit weniger Eis mit einem hohen Anteil von Kohlenstoff-13 einsammelten als der große Super-Jupiter, der ein höheres Isotopenverhältnis aufweist.

Bei Isotopen handelt es sich um verschiedene Formen des gleichen Atoms, aber mit einer unterschiedlichen Anzahl von Neutronen im Kern. In der Natur kommen drei Isotope des Kohlenstoffs vor, 12C, 13C, 14C. Diese chemischen Unterschiede ändern nur wenig an den Eigenschaften des Kohlenstoffs. Dennoch bilden sich Isotope auf unterschiedliche Weise und reagieren oft etwas anders auf ihre Umweltbedingungen.